EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFÍCIOS OPORTUNIDADES E DESAFIOS
PEDRO ANDRADE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA E DE COMPUTADORES | FEUP | NOV 2011
ÍNDICE •
Objectivos
•
Estado de Arte
•
Zero Energy Buildings
•
Energias Renováveis
•
Dimensionamento de um sistema fotovoltaico
ÍNDICE •
Objectivos
•
Estado de Arte
•
Zero Energy Buildings
•
Energias Renováveis
•
Dimensionamento de um sistema fotovoltaico
Objectivos 1. Analisar as diferentes alternativas para melhorar a eficiência energética de edifícios, face ao custo crescente da energia. 2. Fazer o estudo dos vários planos e legislação existentes que estejam relacionados com a eficiência energética. 3. Analisar as várias tecnologias de energias renováveis que permitem aumentar a eficiência energética de um edifício. 4. Estruturação de uma proposta para um edifício para melhorar a eficiência energética.
Objectivos 1. Analisar as diferentes alternativas para melhorar a eficiência energética de edifícios, face ao custo crescente da energia. 2. Fazer o estudo dos vários planos e legislação existentes que estejam relacionados com a eficiência energética. 3. Analisar as várias tecnologias de energias renováveis que permitem aumentar a eficiência energética de um edifício. 4. Estruturação de uma proposta para um edifício para melhorar a eficiência energética.
Objectivos 1. Analisar as diferentes alternativas para melhorar a eficiência energética de edifícios, face ao custo crescente da energia. 2. Fazer o estudo dos vários planos e legislação existentes que estejam relacionados com a eficiência energética. 3. Analisar as várias tecnologias de energias renováveis que permitem aumentar a eficiência energética de um edifício. 4. Estruturação de uma proposta para um edifício para melhorar a eficiência energética.
Objectivos 1. Analisar as diferentes alternativas para melhorar a eficiência energética de edifícios, face ao custo crescente da energia. 2. Fazer o estudo dos vários planos e legislação existentes que estejam relacionados com a eficiência energética. 3. Analisar as várias tecnologias de energias renováveis que permitem aumentar a eficiência energética de um edifício. 4. Estruturação de uma proposta para um edifício para melhorar a eficiência energética.
ÍNDICE •
Objectivos
•
Estado de Arte
•
Zero Energy Buildings
•
Energias Renováveis
•
Dimensionamento de um sistema fotovoltaico
Eficiência Energética • Projetos desenvolvidos no âmbito da eficiência energética em edifícios em Portugal. • Medidas que podem ser tomadas para aumentar a eficiência energética • Programas associados à eficiência energética
Programas • Estratégia Nacional de Energia 2020 (ENE2020) • Plano Nacional de Ação de Eficiência Energética (PNAEE) • Plano de Promoção de Eficiência no Consumo de Energia Elétrica (PPEC) • Programa de Eficiência na Administração Pública (Eco.AP)
Consumo de Energia Final por Sector em Portugal
12%
4% 28%
18%
38%
Indústria Serviços
Transportes Outros
Doméstico
FONTE: DIRECÇÃO GERAL DE ENERGIA E GEOLOGIA 2009
and commercial buildings (lower)14
increasing use of app of households. The
Sector Residencial Residential Sector
to fall as a result of increasing electricity
be supplied to home
16%
a necessity to streng 39%
5% 1% 7%
Commercial building
vironment (accountin
Heat is a minor facto
Energy-efficient Buildings PPP
12%
10
Lighting is another m 8%
is expected to contin
12%
ing use of appliance
supply (of energy-re
that the number and
Aquecimento e arrefecimento Heating & cooling Iluminação Lighting
Refrigeração Refrigeration Computadores Computers
for use in the built
Aparelhos Electrónicos Electronics
Cozinhar Cooking
not the case that al
Water heating Aquecimento de águas
Others Outros & adj.
large quantities. Beca
constantly increasing
coming years the mi
which in some aspe
FONTE: ENERGY EFFICIENT BUILDINGS PPP - EUROPEAN COMISSION 2010
E
which in some aspe
10
generation systems
Sector Comercial Commercial Sector
wards an increasing
Governmental tren 20% 32%
Governments are in
of ways. Governme
2% 4% 4%
affects energy dema cused on reducing
6%
building area (by me 7%
For domestic applia
25%
age consumers to b
already recalled in C
the recent European
HVAC HVAC Lighting Iluminação Electronics Aparelhos Electrónicos Wayter heating Aquecimento de águas
Refrigeração Refrigeration Computers Computadores Cooking Cozinhar Others & adj. Outros
to 2050. Targets are
formance of Building
Buildings are conce
Energy services dire
fort, air quality, loca FONTE: ENERGY EFFICIENT BUILDINGS PPP - EUROPEAN COMISSION 2010
ÍNDICE •
Objectivos
•
Estado de Arte
•
Zero Energy Buildings
•
Energias Renováveis
•
Dimensionamento de um sistema fotovoltaico
Zero Energy Buildings NZEB Definition
Fonte de Energy Energia Supply
Consumo Energyde Energia Demand
Entrada Saída Input = Output
••Electricity Eletricidade (PV, (PV, wind, eólica, geothermal) geotérmica)
••Thermal Térmica
(Solar, (Solar,Geothermal geotérmica) )
y Kwh Kwh
Produção Energy de Energia production Energy de Consumo consumiption Energia
•• Heating Aquecimento • Cooling • Arrefecimento • Lighting •• Hot Iluminação Water •• Appliances Águas quentes • Outros
x Kwh Kwh
Towards Net-Zero Energy Solar Buildings
FONTE: TOWARDS NET ZERO ENERGY BUILDINGS 2010
Zero Energy Houses (UK)
Edifícios de Balanço Zero (PT)
Plus Energy Houses (FR) Nullenergiehaus (DE)
NZE Housing (CA)
Zero Energy Buildings (US)
NATHERS 10-STAR (AUS)
Zero Utility Cost Houses (JPN)
Emiss천es de Carbono Figure 2
Carbon Emissions per unit of Energy, different countries (kgCO2/kWh)
Sta
Switzerland Sweden France New Zealand Austria Denmark Japan Canada Netherlands Germany UK Ireland USA China Australia 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
kgCO2/kWh
Sa Ho 'Pa stri sta sta Ge bu ha sta lan Pa Sw
The Co In the case of the UK, our use of CO2 use is recognised as important, but it is left Co as a metric means, for example, that a to other sectors and to the decarbonising of ha FONTE: ZERO CARBON COMPENDIUM - WHO'S DOING WHAT IN HOUSING WORLDWIDE 2010 comparison of the effectiveness of energy the energy grid itself. pro Data sources: CarboNZero, Japan Times, earthfuture.com, UK BERR, US EIA, Tsinghua University, AGO and GHGprotocol.org
Legislação Europeia Segundo o artigo 9º da diretiva 2010/31/UE sobre os zero energy buildings temos que: • O mais tardar em 31 de Dezembro de 2020, todos os edifícios novos sejam edifícios com necessidades quase nulas de energia; • Após 31 de Dezembro de 2018, os edifícios novos ocupados e detidos por autoridades públicas sejam edifícios com necessidades quase nulas de energia. FONTE: DIRETIVA 2010/31/UE DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO 2010
UK - Beddington Zero Energy Development (BedZED) • • • •
Requisitos de aquecimento 88% menores Consumo de água quente 57% menor. Consumo de energia elétrica 25% menor. Nível 6 de classificação de eficiência energética de edifícios. FONTE: BEDZED WIKIPEDIA 2010
2009
2010
Heat and Energy Savings Strategy
Building Regulations 25% improvement in energy/carbon performance
25 million existing homes in the UK
years from now
Building Regulations 44% improvement in energy/carbon performance
UK
2016
Zero Carbon Performance, New Dwellings
21% reduction in total emissions over 2005 levels
Housing is responsible for around 28% of CO2 emissions
0
2013
5
10
15
2019
Zero Carbon Performance, New Buildings
20
2020
'whole house' refurbishment to 7M existing homes
25
2030
'whole house' refurbishment to all existing homes
40
2050
Climate Change Act: 80% cut in CO2 emissions
15% of UK’s energy from renewables
FONTE: ZERO CARBON COMPENDIUM - WHO'S DOING WHAT IN HOUSING WORLDWIDE 2010
ÍNDICE •
Objectivos
•
Estado de Arte
•
Zero Energy Buildings
•
Energias Renováveis
•
Dimensionamento de um sistema fotovoltaico
Energias Renováveis Foram abordadas as seguintes tecnologias: • Energia Solar; • Estudo do funcionamento; • Tecnologias dos módulos fotovoltaicos; • Legislação aplicada para a microprodução.
• Energia Eólica; • Sistemas Híbridos (solar e eólica).
Sistemas Híbridos Aerogerador Módulos fotovoltaicos
Gerador
Regulador de carregamento
Baterias
Inversor/carregador FONTE: FF SOLAR - ENERGIAS RENOVÁVEIS - SISTEMAS AUTÓNOMOS. 2011
ÍNDICE •
Objectivos
•
Estado de Arte
•
Zero Energy Buildings
•
Energias Renováveis
•
Dimensionamento de um sistema fotovoltaico
PVSYST
SUNNY DESIGN
Fornece dados de: • • • •
Retribuição ( €) por dia e total; Energia produzida por dia e total; Emissões de CO2 evitadas por dia e total; Rendimento dos últimos 31 dias;
• • • •
Rendimento dos últimos 12 meses; Rendimento específico do ano; Potência de hoje; Potência de ontem.
Rendimento dos últimos 31 dias
Hoje
Total
Retribuição
€12.07
€5,108.04
Energia
21 kwh
8,708 kwh
Emissões de CO2 evitadas
16,47 kg
6.966,30 kg
30
24
18 MWh 12
6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Rendimento dos últimos 12 meses
Rendimento específico do ano
2
3
1.6
2.4
1.2
1.8 KWh
0.8
1.2
0.4
0.6
0
0 Dez
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
kwh/kwp
2010
2011
FIM