A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology CONCEITOS ENERGÉTICOS Miguel P. N. Águas.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology CONCEITOS ENERGÉTICOS Miguel P. N. Águas."— Transcrição da apresentação:

1 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology CONCEITOS ENERGÉTICOS Miguel P. N. Águas Instituto Superior Técnico – DEM - SAE

2 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Introdução

3 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Escassez + Preço + Ambiente XX XXI Liberalização Renováveis URE Serviços

4 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Energia primária e final

5 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Ciclo Energético DEGRADAÇÃO SOBREVIVÊNCIA INFORMAÇÃO

6 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Transformação de Energia Utilização de Energia Primária Final Conversão de Energia Produtiva Degradação de energia primária Degradação de energia final Desperdício de energia Redução da factura Cascata da energia Útil

7 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Rendimento da transformação

8 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Evolução da produção eléctrica

9 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Produção hidro-eléctrica

10 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Transformação de energia primária em final Centrais termo-eléctricas: Rendimento de Carnot Energia primária = Energia final + Degradações Degradações : Fronteira espacial e temporal

11 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Transformação de energia final em útil Eficiência de Carnot Rendimento de conversão Motor eléctrico: 90% Lâmpada fluorescente: 40%

12 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Produção de electricidade 35% Utilização da luz 50% Energia Primária Final Produção de luz 40% Riqueza Produtiva Mau rendimento da Central Térmica Mau rendimento das lâmpadas Desinteresse Iluminação Útil 7%

13 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Escolha do Indicador

14 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Vapor Bomba 1 Tsat=160ºC Psat= 6.2 bar Vapor Caldeira Combustível Tsat=180ºC Psat= 10.0 bar Purgador Vapor Condensado 2 Tsat=140ºC Psat=3.6 bar Secagem de Melaço Condensado Vapor 3 Tsat=120ºC Psat= 2.0 bar

15 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Escolha do Indicador

16 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Ex.1.2: Conversão para tep Pretende-se conhecer o coeficiente de conversão da electricidade para energia primária nas unidades tep/MWh, sabendo-se que a central térmica tem um rendimento de 40% e que o combustível é um hidrocarboneto refinado com um PCI de 9500 kcal/kg. Os consumos energéticos associados à sua extracção, transporte e refinação representam 1000 kcal por cada kg de combustível. Considere 1 tep = 10 Gcal.

17 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Ex.1.3: Aquecimento Pretende-se aquecer uma habitação. Este aquecimento pode ter 3 formas diferentes: 1) Aquecimento eléctrico por efeito de Joule 2) Aquecimento central através de queima de gás natural para aquecimento de um circuito de água quente. A caldeira apresenta um rendimento de 90%. 3) Aquecimento do ar através de uma bomba de calor (eficiência de 2.5). São fornecidos os seguintes elementos: 0.1/kWheléctrico, 0.6 /m3 GN, PCI GN=39.5 MJ/m3, coeficientes de conversão para energia primária: 0.29 kgep/kWheléctrico, 0.91 kgep/m3 GN Qual a posição destas 3 soluções em termos dos consumos de energia final, primária e factura energética ?

18 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Regulamentação

19 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology RGCE - Legislação ENCONTRA-SE REGULAMENTADO NA SEGUINTE LEGISLAÇÃO: Decreto-Lei nº 58/82, D.R. nº 47, I Série de 1982/02/26 Portaria nº 359/82, D.R. nº 81, I Série, de 1982/04/07 Despacho nº 10/88, D.R. nº 125, II Série, de 1988/05/30

20 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology RGCE - Objectivo PROMOVER A REDUÇÃO DE CONSUMO DE ENERGIA PRIMÁRIA NACIONAL ATRAVÉS DA DIMINUIÇÃO DOS VALORES DE CONSUMO ESPECÍFICO.

21 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology RGCE – Bases de cálculo ASSENTA EM DOIS TÓPICOS: CONVERSÃO DOS CONSUMOS PARA ENERGIA PRIMÁRIA: CÁLCULOS UTILIZANDO CONSUMOS ESPECÍFICOS: 1 MWh0.29 tep1000 m3 gás natural0.91 tep 1 ton propano1.14 tep1000 l gasolina super0.75 tep 1 ton fuel0.969 tep1000 l gasóleo0.835 tep Consumo Energético anual (kgep/ano) Produção anual (ton/ano) CE (kgep / ton) =

22 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology RGCE - Universo INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS ABRANGIDAS: Consumo anual superior a 1000 tep/ano. Exemplos: MWh/ano de consumo eléctrico ton/ano de propano m 3 /ano de gás natural ton/ano de fuel

23 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology RGCE - Universo OBRIGA AS INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS: Auditoria Energética, de 5 em 5 anos; Plano de Racionalização, aprovado pela Direcção-Geral de Energia, para um período de 5 anos; Acompanhamento trimestral e anual do Plano de Racionalização; Estabelece penalizações.

24 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology RGCE - Cumprimento REDUÇÃO DO CONSUMO ESPECÍFICO 1. Existe valor de K de referência e é inferior a CE 0 : 2. Não existe valor de K de referência ou é superior a CE 0 : CE 0 + K 2 CE 5 < CE 0 95% Redução para o valor médio de CE 0 e K Redução de 5%

25 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology K papel

26 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Ex.2.2: Parque industrial Considere um determinado sector industrial para o qual o valor do consumo especifico objectivo definido por lei, K, é de 150 kgep/ton. Calcule: a) A percentagem de consumo energético da globalidade do sector industrial que se verifica em empresas abrangidas pelo RGCE. b) Qual a redução percentual do consumo energético anual do sector num prazo de 5 anos se houver cumprimento do RGCE. c) Se na gama acima de 3000 tep/ano, 40% do consumo de energia primária for eléctrico, determine o consumo especifico eléctrico.

27 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Ex.2.2: Embalagem Considere uma empresa que fabrica cartão canelado na forma de placas e de embalagens. Para ambos os produtos existe K definido pelo RGCE: 30 kgep/ton placas e 45 kgep/ton embalagem. No ano 0, a empresa vendeu ton de placas e ton de embalagens, tendo consumido 750 mil m3 de gás natural e 2 GWh eléctricos. O fabrico de embalagem consiste em operações de pintura e dobragem das placas, envolvendo apenas um consumo eléctrico adicional de 80 kWh/ton. Por consequência, o consumo específico da embalagem é superior ao consumo específico da placa. O gás natural é queimado numa caldeira de vapor com um rendimento energético de 88% e que as perdas de transformação energética dos equipamentos eléctricos se quantificam em 0.5 GWh.

28 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Finalmente, quantificaram-se os desperdícios energéticos em 15% da energia utilizável quer no vapor quer na electricidade. Considere o PCI do gás natural de 39.5 MJ/m3. a) Confirme que esta empresa está abrangida pelo RGCE e determine o consumo específico de cada um dos 2 produtos. b) Para cumprir o RGCE quais deverão ser os consumos específicos de cada um dos produtos dentro de 5 anos. c) Quantifique o diagrama de Sankey da empresa. Ex.2.2: Embalagem (cont)

29 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Indicadores de energia e ambiente

30 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Consumo mundial de energia 8.7 mil milhões de tep

31 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Reservas mundiais de petróleo 142 mil milhões de toneladas

32 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Consumo mundial de petróleo 3.5 mil milhões de toneladas

33 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Alterações climáticas CO CH N 2 O - 310

34 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology A energia é a maior parcela

35 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology kg CO 2 /kWh térmico Energia e ambiente

36 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Acções: Exemplo da oferta de energia

37 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Escolha do Indicador

38 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology PIB

39 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Intensidade energética mundial

40 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Evolução da intensidade energética

41 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Intensidade energética em Portugal

42 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Consumo de energia em Portugal

43 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology A dinâmica dos sectores

44 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Alimentação 11% Químicas e plásticos 11% Papel e artigos de papel 11% Têxteis 10% Outros 9% Siderurgia 6% Metalomecânica 4% MNM 37% Cimento 16% Cerâmicas 16% Vidro e artigos de vidro 6% Indústria - desagregação

45 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Balanço de energia Características: 1.Subdivisão por formas de energia 2.Unidade de energia final (mil tep) 3.Divisão em energia primária e final 4.Subdivisão por sectores e sub-sectores

46 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Formas de energia

47 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Balanço de 1998: inputs

48 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Balanço de 1998: transformação

49 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Balanço de 1998: consumo

50 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Modelo Input-Output

51 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Exemplo

52 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Conclusões

53 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Preços da energia

54 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Preços do petróleo

55 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Preços aproximados dos combustíveis

56 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Liberalização eléctrica Adesão ao SENV

57 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Liberalização eléctrica Negociação

58 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology CLÁSSICO -Hora do dia (++ponta, +cheia e vazio) -Estação do ano (+verão, inverno) -Nível de tensão (+++bt, ++mt, +at, mat) -Regime de utilização FUTURO -Distribuidor Tarifário de electricidade

59 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Problema Em baixa tensão o regime normal tem o preço do kWh é invariável ao longo das 24 horas ( /kWh) enquanto que no regime bi- horário o consumo nas horas de vazio (das 22h às 8h no Inverno e das 23h às 9h no Verão) é mais baratos ( /kWh). Em contrapartida o aluguer do contador é mais elevado no regime bi-horário. Para uma potência instalada de 6.9 kVA, o aluguer do contador é de /mês e de /mês para contagem simples e contagem bi-horária, respectivamente. Quantos kWh se tem de consumir em horas de vazio para compensar ? É fácil ?

60 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Factura = F energia +F potência F energia =$/kWh ponta Consumo ponta F potência =($/kW) p P p +($/kW) c P c P t é a potência tomada (máx. 15 minutos) P p é a potência média em horas de ponta P c é a potência contratada (máx. P t anual) Fórmula de cálculo

61 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Preços em média tensão e utilização

62 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Horários Horário de Inverno: horas de ponta : 9.30 às e às horas cheias: 8.00 às 9.30, às e às horas de vazio: às 8.00

63 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Problema Considere uma empresa com o seguinte perfil de potência média horária: Período A: das 0h- 8h: 100 kW Período B: das 8h -21h: 500 kW Período C: das 21h-24h: 300 kW A empresa é abastecida em média tensão, possuindo um posto de transformação com a potência de 2 MW. A potência tomada é de 700 kW. A empresa labora 20 dias/mês, 12 meses/ano. Determine: a) Determine o preço final do kWh. b) Qual o benefício anual decorrente da redução da potência instalada ? c) A ser possível deslocar um consumo de 100 kW do período B para o período A, qual será o benefício anual resultante ? Que potência média passaria a ter o período A ?

64 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Balanço Energético

65 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Sistemas Fechados Fronteira móvel Massa constante U = Q + W Q (calor) W (trabalho) U (energ. Interna)

66 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology A massa de 1 kg de ar sofre uma expansão durante a qual recebe 16 kJ sob a forma de calor e fornece trabalho no valor de 20 kJ. Numa segunda expansão entre os mesmos estados inicial e final o calor recebido é apenas de 9 kJ. Qual é a variação de energia interna na primeira expansão e qual é o trabalho fornecido pelo sistema na segunda expansão ? Sistemas Fechados Problema

67 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Sistemas Abertos Q (potência calorífica) W (potência mecânica) Caudal 1 Caudal 3 Caudal 2 Fronteira fixa Caudais de entrada e saída balanço de massa

68 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Trabalho de bombagem Foram efectuadas medições eléctricas ao funcionamento de uma bomba que eleva eleva 100 m 3 /h de um poço que tem uma profundidade de 50 m. A potência eléctrica foi de 10 kW. Determine o rendimento da bomba. A pressão atmosférica corresponde, aproximadamente, a Pa. Um desnível de 1 m de água a quase Pa.

69 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Trabalho de turbina (se o caudal volúmico não variar) Uma turbina a vapor trabalha entre 60 bar e 10 bar, com um volume específico de 0.05 m 3 /kg. Apresenta um rendimento de 90% e produz diariamente 11 MWh. Qual é o caudal mássico horário de vapor ?

70 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Aquecimento da água

71 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Potência de caldeira Uma caldeira produz vapor sobreaquecido à pressão de 60 bar e à temperatura de 400ºC. A água entra na caldeira à temperatura de 120ºC. A caldeira produz 13 kg de vapor por kg de fuel(PCI=40 MJ/kg). Qual é o rendimento da caldeira ?

72 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Cogeração Uma caldeira produz vapor sobreaquecido à pressão de 60 bar e à temperatura de 400ºC. A água entra na caldeira à temperatura de 120ºC. A caldeira produz 13 kg de vapor por kg de fuel(PCI=40 MJ/kg). O vapor passa numa turbina saindo saturado e a 10 bar. Determine a produção de vapor e de electricidade por cada kg de fuel queimado. Uma caldeira que produzisse vapor saturado directamente a 10 bar quanto fuel iria gastar a menos ? Analise a solução proposta.

73 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Combustão

74 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Definição A combustão provoca a quebra das moléculas dos reagentes, dando origem a novos produtos, com libertação de energia. A combustão diz-se completa se todo o carbono presente no combustível queimar dando origem a dióxido de carbono

75 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Fenómeno físico Cinética química: a reacção cresce exponencialmente com a temperatura Difusão: é necessário remover os produtos da combustão Oxigénio Gases

76 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Combustíveis Gasosos: permitem chama de pré-mistura. A chama é controlada pela cinética química. Líquidos: obrigam à atomização em micro- gotas, a queima é parcialmente dominada pela difusão Sólidos: requerem a pulverização dos produtos, a queima é fortemente dominada pela difusão

77 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Combustíveis em transportes Ciclo OTTO: gasolina, propano, gás natural Ciclo Diesel: gasóleo, fuel

78 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Combustão em ar A medição dos gases de uma chaminé de uma caldeira que queima gás natural indicou uma percentagem volumétrica de oxigénio de 5%. Em que excesso de ar decorre a combustão ?

79 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Combustão em ar A medição dos gases de uma chaminé de uma caldeira que queima gás natural indicou uma percentagem volumétrica de oxigénio de 5% (isenta de vapor de água). Em que excesso de ar decorre a combustão ?

80 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Cogeração

81 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Um sistema diz-se cogerador quando produz electricidade e calor útil simultaneamente. O calor é aproveitado a partir da exaustão térmica associada ao processo de produção de energia eléctrica Conceito

82 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Diagrama de Sankey

83 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Motor Térmico

84 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Turbina de gás - simples

85 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology TG – normal e ar arrefecido

86 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology TG – directo e pós-combustão

87 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology TG – ciclo combinado

88 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Legislação Aplicável

89 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Parâmetro Fundamental Rendimento Eléctrico Equivalente E – Energia eléctrica produzida anualmente C- Energia primária consumida anualmente T- Energia térmica útil consumida anualmente CR- Recursos renováveis consumidos anualmente REE > 0.55 para Gás Natural REE > 0.50 para Fuel-óleo REE > 0.45 para Renovável

90 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Parâmetro Complementar

91 Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology Componentes do preço da Electricidade Produzida Termo fixo Termo variável Termo ambiental


Carregar ppt "Energy Management and Policy Miguel Águas –2003 M.Sc. Program Engineering Policy and Management of Technology CONCEITOS ENERGÉTICOS Miguel P. N. Águas."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google