Produção Autónoma de Energia Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Cumprimentar os presentes. Objectivos: Importância iluminação Dificuldade de “trabalhar” em iluminação: subjectividade, diversidade, segurança e desempenho Peso da iluminação nos consumos de EE Principais tecnologias Algumas ORC’s

PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA NO SEN EM 1998 2003/04 GEEI

Produção de Energia Eléctrica Associada à PRE Auto consumo Injecção na rede 2003/04 GEEI

Cogeração: Produção de duas formas de energia final a partir de uma única fonte primária 2003/04 GEEI

Produção combinada de calor e electricidade Cogeração combustível 100% Tecnologia convencional combustível 100% 48% 52% Sistema de cogeração caldeira centrais Perdas 16% En. Térmica 60% Electricidade 24% Perdas 44% Electricidade 18% Energia final 84% Energia final 56% 2003/04 GEEI

Campos de aplicação: Indústria transformadora Hospitais Hotéis Estabelecimentos de ensino; Piscinas; Edifícios de escritórios Centros comerciais Distribuição domiciliária de calor 2003/04 GEEI

Dimensionamento Depende de questões técnicas e económicas. Deve ser definido tendo por base a curva térmica anual para evitar desperdiçar calor. A cogeração em regra deve cobrir 20 a 50% do pico de consumo anual de calor, 60 a 90% das necessidades de calor anuais. Deve ser testado com base numa análise de sensibilidade Deve pressupor uma auditoria prévia detalhada. 2003/04 GEEI

Exemplo de dimensionamento 2003/04 GEEI

Esquema de Funcionamento Com turbina Com motor explosão 2003/04 GEEI

Projecto de Co-geração Execução do Projecto Concepção da Central de Cogeração; Solicitação de Condições de Interligação ao SEP; Instrução do Processo de Licenciamento junto da DGE. Concepção e Licenciamento Desenvolvimento do Caderno de Encargos Desenvolvimento de um documento de consulta para o fornecimento e montagem da central de cogeração, atendo aos requisitos da instalação, processos envolvidos e exigências de performance da instalação. Consulta a fornecedores existentes no mercado; Relatório de comparação das propostas e Selecção; Contratos de Fornecimento e de Disponibilidade / Manutenção. Consulta ao Mercado, Selecção de Fornecedor e Elaboração de Contratos. Gestão da Obra; Realização de Testes; Aceitação da Obra; Vistoria [DRME e EDIS] Execução do Projecto 2003/04 GEEI

Projecto de Co-geração AVALIAÇÃO DAS PROPOSTAS 2003/04 GEEI

Alguns exemplos 2003/04 GEEI

Produção de frio por absorção Aproveitamento do calor remanescente do cogerador através de chillers de absorção – isentos de CFC’s; Menores custos de manutenção (pois estes chillers funcionam segundo um princípio químico – não têm partes móveis); O seu elevado preço ainda é um entrave à sua utilização, tal como o seu baixo COP (tipicamente entre 0.6 e 1.4). 2003/04 GEEI

Princípio de funcionamento geral 2003/04 GEEI

Princípio de funcionamento geral Semelhante ao ciclo de compressão (compressor - condensador - válvula de expansão - evaporador - compressor); O compressor mecânico é substituído por um “compressor químico” (composto por uma solução química, uma bomba e um permutador de calor). 2003/04 GEEI

Comparação 2003/04 GEEI

Classificação Apenas turbinas conseguem gerar temperaturas aceitáveis para os chillers de duplo e triplo efeito Os de meio efeito são demasiado caros e ineficientes para serem viáveis 2003/04 GEEI

Exemplo 2003/04 GEEI

TRIGERAÇÃO Conversão realizada a partir de um único combustível em três “formas de energia” diferentes: electricidade, vapor ou água quente e água fria

Componentes do sistema Máquina primária: Motores alternativos: ciclo “OTTO” ou ciclo Diesel; Turbinas a gás ou a vapor; Recuperador de calor; Chillers de absorção de efeito simples ou de efeito duplo. Gerador de energia eléctrica 2003/04 GEEI

Porquê trigeração? Permite compensar diferenças entre necessida- des térmicas de Inverno e de Verão maximizando o aproveitamento da unidade de cogeração Objectivo: produzir electricidade e AQS durante todo o ano, calor no Inverno e frio no Verão para climatização. 2003/04 GEEI

Resumo das vantagens Eficiência global superior Diminuição de perdas de transporte de energia devido à produção local Emissões mais reduzidas de poluentes Podem em alguns casos ser aproveitados resíduos industriais, domésticos e biomassa Redução da potência em horas de ponta à rede, reduzindo a necessidade do recurso a centrais menos eficientes ou à importação em períodos de ponta 2003/04 GEEI

Princípio de funcionamento 2003/04 GEEI

Vantagens Eficiência global do sistema muito superior à produção independente de cada uma das formas de energia (conseguem-se economias de 60% de energia primária; Diminuição das perdas de transporte de energia devido à produção local; Emissões de NOx reduzidas em 25% em comparação com a produção de electricidade nas centrais térmicas e calor nas caldeiras tradicionais. Emissões de CO2 reduzidas em 30 a 60%; 2003/04 GEEI

Vantagens – continuação Redução da potência em horas de ponta à rede, reduzindo a necessidade do recurso a centrais menos eficientes ou à importação em períodos de ponta); Podem ser usados gases (Ex: metano) resultantes de outros processos que de outra forma seriam desaproveitados e lançados na atmosfera, destruindo a camada de ozono; Investimentos facilmente recuperáveis no horizonte de 5 anos; 2003/04 GEEI

A co/trigeração em Portugal: Existem instalações de cogeração a funcionar desde há várias dezenas de anos em algumas indústrias, tendo aumentado significativamente o seu número a partir da publicação do DL 189/88. No total, representam 9 % da produção nacional de energia. Existem alguns exemplos de instalações de trigeração em funcionamento. 2003/04 GEEI

Projecto CHOSE Resultados

Selecção dos casos de estudo 2 hotéis de 5 estrelas 1 hotel de 4 Estrelas 4 hotéis-apartamento de 4 estrelas 3 hotéis de 3 estrelas 1 Pousada 6 Regiões Porto Trás-os-montes Centro Lisboa Alentejo Algarve Diversidade 35 a 400 quartos Com e sem piscina 2003/04 GEEI

Auditorias - ORCs nos casos em estudo Ajustar contratos de electricidade; Manutenção periódica às caldeiras, e permutadores de calor; Desviar a utilização de alguns equipamentos Eliminar infiltrações de ar nas portas; Compensar energia reactiva Substituir lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas (CFL); Isolar convenientemente alguns troços da rede de distribuição de águas Efectuar tratamento químico da água Chuveiros economizadores; Sensores de presença para controlo da iluminação Instalar e/ou realizar manutenção periódica de painéis solares; Substituir vidro simples por duplo; Chaves “corta-corrente” para quartos e/ou apartamentos; Interruptores de janela para limitar climatização; Instalar sistemas de gestão de energia (SGE). 2003/04 GEEI

Análise económica Pressupostos Funcionamento a gás natural Mínimo desperdício de calor Sistema convencional já instalado Custos de instalação e manutenção obtidos em referências bibliográficas: CADDET, CEC 2003/04 GEEI

Resultados (Portugal) Apenas um caso apresenta viabilidade (15kWe), por estar ligado em BTE, sem possibilidade de instalação de transformador. O uso de chillers de absorção não parece viável dados os actuais preços de electricidade e gás, os COP e o valor dos investimentos Os diagramas de carga térmica dos hotéis indiciam que apenas unidades pequenas poderão ser viabilizadas em determinadas circunstâncias 2003/04 GEEI

Conclusões do projecto Chose A cogeração é benéfica: até 20% de redução em energia primária e 11% de redução na emissão de poluentes (para o conjunto dos casos viabilizados) São necessários incentivos: No preço do gás Apoios directos ao investimento A trigeração necessita de avanços tecnológicos O dimensionamento tem de ser feito de forma cuidadosa, caso a caso. 2003/04 GEEI