Eficiência energética e energias renováveis em edifícios, serviços e indústria

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1 1 Eficiência energética e energias renováveis em edifícios, serviços e indústria

2 Índice 1 Enquadramento geral Emissões de carbono e sustentabilidade ambiental A dependência energética de Portugal Impacto energético-ambiental dos edifícios Certificação energética de edifícios Sustentabilidade energética nos edifícios Eficiência energética em edifícios serviços e indústria: Medidas de eficiência energéticas transversais Iluminação Implementação de iluminação mais eficiente: iluminação LED Reposicionamento das iluminárias Implementação de sensores de movimento/presença Aproveitamento de luz natural Climatização: sistemas de AVAC Implementação de equipamento AVAC com elevada eficiência energética Correcta gestão dos setpoints de temperatura Implementação de sistemas de freecolling 24

3 2.2.4 Implementação de sistemas de geotermia Antecâmera na entrada da zona climatizada Sistemas de motores eléctricos Aplicação de variador electrónico de velocidade (VEV) Substituição de motores eléctricos convencionais avariados ou fim de vida por motores de alta eficiência energética Otimização dos sistemas de transmissão mecânica entre o motor e o equipamento utilizador final - Acopolação directa Implementação de arrancadores suaves Frio industrial Termoacumulação (Acumulação de energia latente) - bancos de gelo Utilização de motores a gasolina Novos fluidos frigorigéneos Energias Renováveis Energia solar Energia eólica Energia Hídrica Energia da Biomassa 40 4 Referências bibliográficas 41

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5 1 Enquadramento geral 1.1 Emissões de carbono e sustentabilidade ambiental O aumento das emissões de gases de efeito estufa (GEE) produzidas pela queima dos combustíveis fósseis, usados para satisfazer as crescentes necessidades energéticas a nível global, estão a provocar graves alterações climáticas no planeta. Na Figura 1.1 é apresentado graficamente esse aumento da concentração de GEE na atmosfera ao longo dos anos, sendo possível concluir que o seu valor quase que duplicou, entre os anos de 1970 e Figura Emissões mundiais anuais de gases de efeito estufa (GEE) entre 1970 e 2004 (adaptado de [1]).

6 6 A elevada concentração de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera terrestre tem como principais consequências: o aumento das temperaturas globais médias, mudanças nos regimes de chuva e nos níveis de precipitação, a ocorrência com maior frequência de eventos climáticos extremos, a elevação do nível das águas do mar e alterações de ecossistemas [1]. Segundo o 4º relatório de avaliação do Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas [2] (IPCC, na sigla inglesa), a temperatura na superfície terrestre aumentou 0.74 ± 0,18 C durante o século XX. Os modelos climáticos referenciados também pelo IPCC estimam que as temperaturas globais de superfície, provavelmente, aumentarão no intervalo entre 1.1 C a um máximo de 6.4 C, entre 1990 e 2100 [1]. No ano de 2010, em Portugal Continental, foi registado um valor médio de temperatura do ar de C, superando em C, o valor médio registado entre os anos de 1971 e 2000 [2]. No sentido de alcançar um novo equilíbrio, que esteja em harmonia com o ambiente e que respeite os direitos das gerações futuras, foram tomadas um conjunto de medidas com o intuito de responsabilizar os Governos mundiais pelas suas condutas. Em 1997, trinta e seis dos países industrializados assinaram o Protocolo de Quioto (PQ), onde assumiram compromissos rígidos no sentido de diminuir as emissões de GEE, nomeadamente, nos sectores dos transportes e da energia. No entanto, como a validação do PQ dependia da subscrição de um número suficiente de países que no total fossem responsáveis por 55% das emissões dos países industrializados, só a partir de Fevereiro de 2005, após a adesão da Rússia (em 2004), o protocolo entrou em vigor. Este protocolo define, como principais objectivos, a redução global da emissão de gases do efeito de estufa na ordem dos 5,2%, no período entre 2008

7 e 2012, comparativamente às emissões de 1990, e de uma redução de 8%, para os países pertencentes também à União Europeia (UE) [3]. Por outro lado, a União Europeia, com a finalidade de desenvolver uma economia energeticamente competitiva, com redução das emissões de carbono, recorre à iniciativa «metas ». Com esta iniciativa, os Estados-Membros pretendem atingir até 2020, as seguintes metas [4]: redução das emissões de gases de efeito de estufa em 20%, face aos níveis de 1990; aumento em 20% do uso de fontes de energia renováveis e; adopção de medidas com vista à obtenção de uma poupança energética de 20% relativamente aos níveis de consumo actuais. O cumprimento destes objectivos só é possível com a implementação de fortes medidas a nível global, permitindo uma reformulação do consumo da energia por parte da sociedade, baseadas nos seguintes fundamentos: éticos e sociais: actualmente 28% da população mundial consome 77% de toda a energia produzida, enquanto 72% vivem apenas com os restantes 23% [4]; ambientais: contribuição para a redução das emissões de GEE; estratégicos: a Europa depende fortemente de países fora da UE (alguns deles politicamente muito instáveis) para satisfazer as suas necessidades de combustíveis fósseis, razão pela qual não existe uma certeza de continuidade do fornecimento; económicos: o custo anual da factura energética representa uma parcela significativa das despesas de um edifício. 7

8 8 Concluindo, e face à situação actual do consumo de energia, a eficiência energética pode ter um papel muito importante, podendo ser fundamental na redução dos consumos de energia e respectiva dependência dos combustíveis fosseis. Não é suficiente procurar energias alternativas renováveis, é preciso também optimizar os consumos energéticos, recorrendo à utilização racional de energia.

9 1.2 A dependência energética de Portugal Embora Portugal seja um país com escassos recursos energéticos de origem fóssil, cerca de 76.1% da energia primária nacional é consumida precisamente sob essas fontes de energia (petróleo, carvão e gás natural), o que obriga à importação destes recursos energéticos. Na Figura 1.2 é apresentado graficamente o consumo de energia primária por fonte, em Portugal, no ano de Figura Consumo de energia por fonte, em Portugal no ano de 2011 [5].

10 10 Segundo dados do Eurostat, Portugal está entre os 10 países da UE-27 com maior dependência energética externa [6]. A forte dependência energética é um dos problemas graves que Portugal enfrenta e, num contexto de custo energia cada vez mais elevado, constitui uma das muitas causas da crise económica que abala a sociedade e o Estado português. Segundo a Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG) [5], a dependência de Portugal, em termos de importação de energia, no ano de 2011, foi de 77.1%. Ainda assim, esta dependência de energia externa tem vindo a diminuir desde 2005, ano que atingiu 88.8% [5]. Em 2011, o saldo importador de produtos energéticos cifrou-se em M, representando um aumento de +27.7%, face ao valor de 2010 (5 561 M ). Em termos do valor importado de produtos energéticos, no ano de 2011, o petróleo bruto e refinados representaram cerca de 82% e o gás natural cerca de 13% desse valor total [7]. Associada à forte dependência energética, o país depara-se com uma elevada ineficiência na utilização da energia, o que facilmente se demonstra comparando a quantidade de energia primária consumida em relação ao produto interno bruto (PIB). Por exemplo, em 2009, foram necessárias 187 toneladas equivalente de petróleo (tep) para produzir 1000 euros de PIB, quando a média europeia (UE-25) foi de 165 tep [6]. Tal como nos restantes países desenvolvidos do mundo, torna-se necessária uma alteração de padrões de produção e de consumo de energia e uma reformulação energética (tal como mencionado em 1.1.1), permitindo aumentar a eficiência energética e ambiental da economia do país e reduzir a sua vulnerabilidade em relação ao comportamento dos mercados internacionais. No ano de 2005, visando promover as energias renováveis, aumentar a eficiência energética e reduzir a depen-

11 dência externa, Portugal adoptou a New Energy Policy, comprometendo-se com as seguintes metas [8] [9]: 60% da electricidade ser produzida a partir de fontes renováveis (31% em termos de energia primária); melhoria de eficiência energética equivalente a 10% do consumo final de energia até 2015; forte investimento em projectos de energia solar e das ondas,entre outras, nas energias renováveis Portugal aponta para o valor de 31% de aumento do recurso a este tipo de energias, e não apenas os 20% estabelecidos pela U.E., com as «metas ». 11 Figura Consumo de energia final em Portugal, por sector de actividade, em 2010 [5].

12 Em termos de consumos por sectores de actividade em Portugal, destacam-se os sectores dos transportes, indústria e doméstico. Na Figura 1.3 é apresentado, o consumo de energia final em Portugal, por sector de actividade, no ano de Em Portugal no ano de 2010, o consumo de energia final atingiu o valor de ktep, tendo-se verificado uma redução de 1.3% face ao ano de 2009 [5]. A parcela de energia consumida nos edifícios (serviços + sector doméstico) é cerca de 29% da energia final, e cerca de 62% do consumo de energia eléctrica nacional, o que evidencia, desde logo, a necessidade de moderar especialmente o consumo de energia eléctrica nos edifícios. Segundo a ADENE [3], com algumas medidas de eficiência energética nos edifícios, é possível poupar até 30-35% da energia consumida, mantendo as mesmas condições de conforto. 12

13 1.3 Impacto energético-ambiental dos edifícios Durante o seu ciclo de vida, o maior impacto energético-ambiental de um edifício acontece no período em que este está em operação (utilização e manutenção do edifício). Os custos associados aos consumos durante esta fase atingem em média, o valor da construção num prazo de 7 a 20 anos [11]. Os interesses económicos e a necessidade de construir rapidamente fizeram com que em Portugal, nos últimos 50 anos, se colocasse de parte algumas das boas práticas ancestrais de construção, cuja adaptação à região se tornava tão característica. Verificou-se assim, a construção de edifícios pouco adaptados às características climáticas do local e que apresentavam elevados consumos energéticos na sua utilização. Em projectos de edifícios não houve a preocupação com os custos de utilização e de manutenção, durante a vida útil do edifício. Assim, os edifícios com um recurso cada vez maior a equipamentos de ar condicionado para controlo do ambiente interior tornaram-se grandes consumidores de energia. Nos países desenvolvidos pertencentes à OCDE (Organização de Cooperação e de Desenvolvimento Económico) os edifícios são actualmente responsáveis por 40% da energia final consumida, ultrapassando significativamente os resultados de todos os meios de transporte em conjunto [12]. Desde há alguns anos, verificou-se uma crescente preocupação com os custos e impactos ambientais das fases de utilização, bem como, da futura demolição. O custo de construção deixou assim de ser o único custo a influenciar a decisão de construir. Existem oportunidades economicamente atrativas na implementação de medidas de eficiência energética que permitam a redução do consumo de energia dos edifícios, de serviços e de indústria, com menores custos e maiores re- 13

14 tornos do que noutros sectores. Na Figura 1.4 é apresentada esquematicamente uma possível poupança energética e de emissões de CO2, que a implementação de medidas de eficiência energética de um edifício médio na UE permite. 14 Figura 1.4 Renovação de edifícios: poupança energética e emissões de C02 (adaptado de [13]). Na Europa as pessoas passam cerca de 90% do seu tempo no interior dos edifícios, pelo que uma inadequada gestão da energia conduz a gastos desnecessários em grande escala [18]. Os sistemas de aquecimento, arrefecimento e iluminação são geralmente os grandes responsáveis pelo elevado valor das facturas energéticas do edificado, pelo que, uma das grandes preocupações da engenharia civil é conceber edifícios que permitam o menor recurso possível a este tipo de sistemas, mantendo uma boa climatização interior e o bem-estar do utilizador. Neste sentido, é necessário apostar e desenvolver medidas de eficiência energética e em energias alternativas, diminuindo a dependência da energia fóssil ou não renovável.

15 1.4 Certificação energética de edifícios Em 2003 foi publicada a Directiva Comunitária 2002/91/CE que obriga todos os Estados Membros a melhorar o desempenho energético das construções ao nível da térmica e do consumo de águas quentes sanitárias. Esta directiva foi transposta para a legislação portuguesa em 2006, através do Decreto-Lei 80/2006 de 4 de Abril [14]. Em 2010, foi publicada a Directiva 2010/31/UE do Parlamento Europeu e do Conselho relativa ao desempenho energético dos edifícios (reformulação). Esta directiva, com o intuito de promover a melhoria do desempenho energético dos edifícios na União Europeia, estabelece requisitos para as metodologias de cálculo e aplicação de requisitos mínimos do desempenho energético dos edifícios, planos nacionais para aumentar o número de edifícios de necessidades de energia quase nulas (net zero-energy buildings), certificação energética e inspecção das instalações de aquecimento e ar condicionado [15]. Assim, os novos projectos da térmica de edifícios passaram a ser examinados por peritos qualificados, e a sua execução, alvo de fiscalização e peritagem em obra. As características de eficiência energética de cada edifício, ou de cada fracção autónoma, passaram a ser expressas num certificado energético através de um sistema de etiquetagem, no qual é mencionada a classe de eficiência, o valor do consumo anual de energia e a respectiva emissão de carbono [16]. A certificação energética dos edifícios é uma medida obrigatória promovida pela Comissão Europeia, com o objectivo de optimizar o desempenho energético-ambiental do meio edificado, através da colocação da informação relevante ao dis- 15

16 por do utilizador final e aumentando o seu poder de escolha com base em dados quantificados. Com a certificação energética, os proprietários têm a possibilidade de conhecer a qualidade energética do edifício, antes de o adquirirem, e os promotores e construtores terão tendência a utilizar componentes e equipamentos de melhor qualidade. Actualmente existem vários sistemas de certificação energética como o LiderA (Portugal), o Breeam (UK), o Leed (USA), o Casbee (Japâo), o Nabers (Austrália), entre outros. Estes sistemas apresentam diferenças entre si, sendo cada um mais adaptado às condições do seu país de origem. 16

17 1.5 Sustentabilidade energética nos edifícios De uma forma muito genérica, a sustentabilidade assenta em três grandes vectores: o planeta (preocupações ambientais), as pessoas (preocupações sociais) e a rentabilidade (preocupações económicas), representados esquematicamente na Figura 1.5. Figura Os três vectores da sustentabilidade (adaptado de [16]). 17 Neste caso particular, a sustentabilidade visa conceber edifícios energeticamente eficientes, utilizando reduzidos recursos materiais e de energia, produzindo reduzidas quantidades de resíduos, tendo sempre como base, preocupações económicas e ambientais. Assim, um projecto de um edifício dito sustentável passa essencialmente por [17]: melhorar a eficiência energética, diminuindo as necessidades em iluminação, ventilação e climatização artificiais; substituir o consumo de energia fóssil por energia renovável, não poluente e gratuita;

18 adoptar sistemas de tratamento de resíduos orgânicos, sistemas de reaproveitamento de água e outros; utilizar materiais de origem local, preferencialmente materiais de fontes renováveis ou com possibilidade de reutilização e que minimizem o impacto ambiental (como extracção, consumos de energia e de água, aspectos de saúde e emissões poluentes). 18

19 2 Eficiência energética em edifícios, serviços e indústria Medidas de eficiência energéticas transversais O aumento da eficiência energética tanto nos edifícios de serviços como na indústria, exige uma atitude pró-activa da parte dos gestores de manutenção dos edifícios e dos próprios proprietários dos edifícios, permitindo para uma actuação em termos de adequação efectiva dos seus equipamentos e processos a novas tecnologias e estratégias actualemente disponíveis. As medidas de eficiência energética transversais deverão incidir sobre os principais consumidores de energia, permitindo reduções do consumo de energia em maior escala. Em edifícios de serviços os principais consumidores de energia são: iluminação, sistemas de climatização (AVAC) e outros equipamentos. Já em indústria grande parte dos consumos energéticos é da responsabilidade da reduzida eficiência energéticas dos vários consumidores: sistemas accionados por motores elétricos, produção de frio e calor, iluminação e processo industrial. 19

20 2.1 Iluminação As lâmpadas comuns geram luz por meio da queima de um filamento, o que gera grande quantidade de calor e consome 90% da energia utilizada pela lâmpada apenas os 10% restantes são utilizados na produção de luz Implementação de iluminação mais eficiente: iluminação LED Os LEDs não utilizam o filamento, permitindo gerar luz através de uma corrente elétrica que passa pelos díodos, sendo por isso mais económicos. A iluminação por tecnologia LED oferece as seguintes vantagens em relação às lâmpadas tradicionais: alta qualidade de luz (experiência confortável aos olhos); baixa emissão de calor, contribuindo para economia de energia e conforto do ambiente; economia média de energia de 80% quando comparada às convencionais incandescentes e de halogénio, sem comprometer a performance; longa duração, em média entre a horas, que pode ser traduzida até 25 anos sem necessidade de reposição; * Considerando o funcionamento de 1 lâmpada durante 8h/dia, 365dias/ano e custo de energia de 0,16 /kwh (comparativamente a uma lâmpada tradicional de halogénio ou incandescente). LED Poupança cerca de 30 /ano*

21 redução dos custos de manutenção com o aumento da vida útil; ausência de metais pesados como chumbo e mercúrio, facilitando a reciclagem; a muito baixa emissão de radiação infravermelha que reduz a atração de insectos; inexistência de picos de consumo no arranque, uma vez que não necessita de balastro; nível de iluminação instantâneo sem risco de danos à lâmpada Reposicionamento das luminárias É frequente encontrar iluminação insuficiente e inadequada ao espaço e à função pretendida. Para solucionar este problema, os utilizadores recorrem a candeeiros de secretária e/ou pontos de luz auxiliares. Parte destes casos, o correto posicionamento das luminárias será suficiente na resolução do problema. O novo posicionamento pode resultar num nível médio de 40 % no posto de vista luminotécnico, tornando a iluminação mais eficiente Implementação de sensores de movimento/presença É frequente encontrar espaços com pouca utilização ou de passagem em que a iluminação se encontra ligada em períodos sem ocupação. Nestes espaços propõe-se a instalação de sensores de movimento ou de presença que accione a iluminação apenas quando esta é estritamente necessária, isto é, quando o espaço se encontra com ocupação.

22 Em algumas instalações, a aplicação de sensores permitiu reduções de cerca de 70% do consumo de energia da iluminação Aproveitamento de luz natural A criação de clarabóias na cobertura permite a entrada de luz natural e reduzir os consumos energéticos associados à iluminação artificial desta área. É ainda um factor de bem-estar e conforto para os utilizadores. Os spots solares são o mais avançado conceito mundial de difusão de luz natural em espaços interiores. Seja qual for a posição do Sol no céu, o sistema consegue captar, conduzir e espalhar a luz do dia de forma homogénea a toda uma divisão ou recinto. 22

23 2.2 Climatização: sistemas de AVAC Implementação de equipamento AVAC com elevada eficiência energética A eficiência energética dos equipamentos de ar condicionado (AVAC) é expressa pelos índices COP e EER que estão relacionados com o rendimento de produção de energia térmica. O nível de consumo energético depende da relação entre a quantidade de frio ou calor obtida e a energia elétrica consumida. 23 EER Energy Efficiency Ratio é o Índice de Eficiência de Energia e representa o valor da potência da unidade em arrefecimento dividida pela potência elétrica que a unidade necessita para a execução do trabalho. Resumindo quanto mais alto for o valor de EER, maior será a sua eficiência. COP Coefficient Of Perfomance é o Coeficiente de Desempenho e representa o rácio entre a energia térmica (calor) fornecida por uma bomba de calor e a energia elétrica consumida pelo sistema. À semelhança do EER, quanto maior for o COP, mais eficiente será o sistema.

24 Correcta gestão dos setpoints de temperatura Uma boa gestão de set-points de temperatura permite um melhor desempenho energético do sistema de AVAC do edifício e uma redução nos consumos energéticos, além de contribuir para o conforto e bem-estar dos utilizadores. Em Portugal, na estação de aquecimento (Inverno) recomenda-se um setpoint de temperatura entre os 18 C e os 20 C, enquanto para a estação de arrefecimento (Verão) se recomenda setpoionts de temperatura na ordem dos 23 C a 25 C. Importa referir que uma boa gestão de setpoints implica sempre a definição de valores de temperatura mais elevados no Verão do que no Inverno. Desta forma, o gradiente de temperatura interior-exterior é menor, permitindo uma redução nos consumos energéticos do edifício. Na optica do utilizador, e sendo as temperaturas de conforto entre os 18 C e 25 C, esta gestão de setpoints permite reduzir o choque térmico sentido na mudança de espaços exteriores e interiores, e vise-versa. Num estudo realizado a um edifício de serviços, localizado no centro do País, concluiu-se que a alteração de 1ºC no valor de set-point pode significar uma redução ou um aumento das necessidades energéticas do edifico em climatização em cerca de 5 a 10%. No global, uma boa gestão dos set-points pode traduzir-se numa redução de cerca de 44% das necessidades energéticas do edifico em climatização, em relação a uma gestão descuidada Implementação de sistemas de freecolling O sistema de freecooling tem por base o aproveitamento do ar frio exterior no arrefecimento de água utilizada nos sistemas de climatização de espaços interiores,

25 diminuindo as necessidades de consumo energético em climatização dos mesmos. Normalmente estes sistemas são instalados em espaços que necessitam constantemente de arrefecimento, como por exemplo, centros de dados (Data Centers) com servidores e UPS Implementação de Sistemas de Geotermia O sistema de geotermia consiste no aproveitamento do calor térmico do subsolo para a climatização do edifício e aquecimento das águas sanitárias, permitindo grandes poupanças relativamente às energias convencionais e com benefícios para o ambiente. A energia geotérmica explorável em Portugal continental é conseguida pelo facto de a terra manter a sua temperatura constante de mais ou menos 17 C, o que possibilita realizar arrefecimento natural no Verão e um pré-aquecimento no Inverno Antecâmera na entrada da zona climatizada A implementação de antecâmara nas entradas do edifício permite evitar o contacto directo entre o ar exterior e o interior climatizado, reduzindo as trocas de calor entre o interior e exterior e consequente redução nos consumos energéticos em climatização. Esta medida torna-se ainda mais fundamental em edifícios de serviços (escritórios, supermercados, centros comerciais) onde ser verifica um elevado fluxo de entrada e saída de pessoas.

26 2.3 Sistemas de motores eléctricos Em Portugal, os motores elétricos são dos equipamentos mais disseminados em todos os sectores, sendo responsáveis por cerca de 70% da energia elétrica total consumida na indústria e por cerca de 30% do consumo elétrico global do País. (Fonte: ADENE) 26 A decomposição do consumo de energia dos motores, pelas principais utilizações finais na Industria portuguesa é a seguinte: bombagem (22%), ventilação (19%), compressão (20%) e outros (processamento de materiais, etc) (39%). Independentemente da utilização final, um sistema de motores elétricos é constituído por diferentes componentes consumidores de energia, como são os próprios motores, os sistemas de transmissão, as bombas e ventoinhas Aplicação de Variador Eletrónico de Velocidade (VEV) Na indústria em Portugal, o sobredimensionamento de motores é frequentemente verificado devido sobretudo à utilização sistemática de fatores de segurança muito elevados. Por outro lado, em casos de incerteza da carga que motor terá de vencer, opta-se por sobredimensionar este. O sobredimensionamento excessivo dos motores de indução acarreta três desvantagens principais: maior investimento inicial na aquisição do motor e equipamento

27 associado; diminuição do rendimento do motor, com aumento dos custos de operação; diminuição do fator de potência da instalação, conduzindo um aumento da fatura elétrica (devido à energia reativa) ou à necessidade de aquisição de equipamentos para compensar o fator de potência. Uma forma de contornar este sobredimensionamento excessivo dos motores consiste em implementar um mecanismo (variador de velocidade) que ajuste a velocidade do motor às cargas ou necessidades do processo, permitindo uma redução do consumo de energia elétrica, aumento do desempenho global do sistema de motor elétrico e diminuição do desgaste do equipamento. Variador de velocidade consiste num conversor elétrico de potência que adapta continuamente a energia elétrica fornecida ao motor elétrico, de modo a controlar a potência mecânica desse motor em função das características de torque/velocidade da carga (movida pelo motor). O recurso a variadores de velocidade para ajustar a velocidade do motor às reais necessidades, poderá representar reduções médias de cerca de 25%, podendo chegar a 50% do consumo de energia elétrica. Além de outros benefícios como o aumento da vida útil do próprio motor e aumento do fator de potência Substituição de motores eléctricos convencionais avariados ou fim de vida por motores de alta eficiência energética A substituição de motores elétricos antigos por motores novos de alta eficiência energética poderá representar uma das ações em eficiência energética com uma

28 maior expressão a aplicar na indústria, com uma elevada economia no consumo de energia elétrica. A melhoria de rendimento obtida para os motores de alta eficiência relativamente aos motores convencionais situa-se normalmente nos 3-4%, podendo, no entanto, atingir um máximo de 8%. Este desempenho é justificado pela utilização de melhores materiais construtivos, melhores acabamentos e da alteração das características dimensionais do motor. Os motores de alta eficiência, pela sua conceção, são motores que exigem um investimento inicial superior em cerca de 25% a 30%, mas que poderá ser recuperado pela poupança obtida no consumo energético (PRIs relativamente baixos) Otimização dos sistemas de transmissão mecânica entre o motor e o equipamento utilizador final acopolação directa

29 A transmissão por acoplamento direto permite reduções das perdas energéticas em cerca de 10 a 20% Implementação de arrancadores suaves A utilização de arrancadores suaves evita os picos de corrente durante o arranque, permitindo reduzir a potência contratada na fatura de energia, para além de poupar o próprio motor, aumentando a vida útil deste. 29

30 Frio industrial Em Portugal da refrigeração industrial é efetuada geralmente através de sistemas de refrigeração por compressão mecânica de vapor ou sistemas de refrigeração por absorção. Existem muitas soluções que permitam aumentar a eficiência energética de um sistema de refrigeração. Sem ter em consideração a utilização de novos sistemas, a implementação de estratégias de otimização e controlo nos sistemas já existentes poderá representar de cerca de 30% em termos de consumos de energia. A aplicação de novos sistemas de refrigeração inclui a utilização de: bombas de calor de absorção, novos fluidos frigorigéneos (amoníaco, CO2) e acumulação térmica de frio (acumulação de energia latente) Termoacumulação (acumulação de energia latente) criação de bancos de gelo A termoacumulação é uma tecnologia usada há muitos anos e que tem vindo a ser redescoberta para aplicações industriais (nomeadamente na industria alimentar). Esta tecnologia permite a produção de gelo nos períodos de vazio, em que o custo da energia elétrica é mais reduzido, e o armazenamento do gelo em bancos de gelo até este ser utilizado para refrigeração. Como o custo da eletricidade é bastante elevado nos períodos de pico de consumo, esta tecnologia simples torna-se bastante atrativa, podendo representar grandes reduções nas faturas de energia.

31 2.4.2 Utilização de motores a gasolina Em alternativa ao motor elétrico, é possível o recurso a um motor a gasolina na transmissão de energia mecânica ao compressor de um sistema de refrigeração. Este sistema, já testado na produção de gelo, na industria alimentar e na industria química, permite a instalação de um chiller de absorção acoplado. A utilização de um motor a gasolina (sem o refrigerador de absorção) permite poupar até 52% do consumo de energia primária inicial. Com o chiller de absorção acoplado, essa poupança pode atingir os 77%. Note-se no entanto que, apesar dos valores elevados das poupanças energéticas, estas medidas necessitam de investimentos consideráveis em equipamento (especialmente se o sistema incluir o passo de refrigeração por absorção). Assim, os sistemas com e sem refrigeração de absorção têm períodos de payback os 4 anos e os 2 anos, respetivamente Novos fluidos frigorigéneos Devido ao Protocolo de Montreal, os esforços de investigação têm-se centrado no desenvolvimento de fluidos de refrigeração alternativos aos clorofluorcarbonetos (CFCs) e hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs). Estes fluidos alternativos podem reduzir o consumo energético (entre 2 a 20%) segundo relatórios publicados. 31

32 3 Energias Renováveis As energias renováveis são consideradas energias alternativas ao modelo energético tradicional, tanto pela sua disponibilidade da sua fonte garantida (presente e futura), como pelo seu menor impacto ambiental. No lado oposto, os combustíveis fósseis necessitam de milhares de anos para se formarem. Atualmente, as principais energias renováveis, fontes inesgotáveis de energia, são: 32 Energia Solar: A energia do Sol é convertida em eletricidade ou em calor, através dos painéis solares fotovoltaicos ou térmicos para aquecimento do ambiente e de água, respectivamente; Energia Eólica: A energia cinética dos ventos é convertida em eletricidade através de turbinas eólicas ou aerogeradores; Energia Hídrica: A energia da água dos rios, das marés e das ondas que podem ser convertidas em energia elétrica, como por exemplo as barragens; Energia Geotérmica: A energia da terra pode ser convertida em calor para aquecimento do ambiente ou da água; Energia Biomassa: Energia de origem vegetal (queima de madeira e biomassa proveniente das plantas). Os incentivos à utilização de energias renováveis e o grande interesse que esta temática despertou nestes últimos anos deveram-se principalmente: à consciencialização da possível escassez dos recursos fósseis (como o petróleo); aos constantes aumentos do preço do petróleo;

33 33 à necessidade de redução das emissões de gases nocivos para a atmosfera, os GEE (Gases de efeito de estufa); aos objectivos definidos pela União Europeia; ao Protocolo de Quioto e; às preocupações com as alterações climáticas. O potencial das energias renováveis não está ainda explorado ao máximo, uma vez que as tecnologias atualmente utilizadas não permitem o seu máximo aproveitamento. Por outro lado, essas tecnologias têm também consequências prejudiciais para o ambiente, nomeadamente o impacto que as infraestruturas necessárias causam nos ecossistemas, como por exemplo, barragens e turbinas eólicas.

34 Energia solar A energia solar é considerada uma energia bastante rentável, uma vez que, anualmente, o sol fornece cerca de vezes mais energia do que a energia total consumida em todo o mundo. Esta energia proveniente do Sol (energia térmica e luminosa) pode ser convertida em energia elétrica (painéis solares fotovoltaicos), em energia térmica, utilizada no aquecimento das águas sanitárias, e em energia mecânica (motores solares). A energia solar é considerada uma fonte de energia limpa e renovável, uma vez que não polui o meio ambiente e é finita. Vantagens Energia Solar fotovoltaico Investimento de baixo risco e elevada taxa de rentabilidade anual (superior a 10%). Reduzido período de retorno de investimento (entre 6 a 8 anos). A energia facturada pela CFE diminui com a energia fornecida à rede.

35 Como principais desvantagens, a energia solar apresenta o seu custo de implementação e de armazenamento. Os países que mais produzem energia solar são: Japão, Estados Unidos e Alemanha. Vantagens de um Sistema Solar Térmico Produção de água quente sem poluição ou ruídos; Permite apoio através de resistência eléctrica ou esquentador; Depósito interior ou exterior; Economicamente competitiva, permitindo períodos de retorno reduzidos. 35

36 Energia eólica A energia eólica, produzida a partir da força dos ventos, é considerada uma das mais importantes fontes de energia, uma vez que se trata de uma fonte limpa, não gerando poluição nem agredindo o meio ambiente. De um modo simplificado, o seu mecanismo consiste na captação da energia cinética do vento através de hélices ligadas a uma turbina, produzindo energia mecânica. A turbina por sua vez irá acionar um gerador elétrico, produzindo energia electrica. A quantidade de energia produzida varia em função da densidade do ar, da área coberta pela rotação das pás (hélices) e da velocidade do vento. O aproveitamento da energia cinética do vento é utilizado desde sempre pelo homem, principalmente nas embarcações e moinhos. Este tipo de energia tem sido a energia renovável com maior taxa de crescimento, nos últimos anos. Os parques eólicos devem ser implementados em locais onde o vento é mais ou menos constante e atinge uma determinada intensidade. Atualmente, apenas 1% da energia gerada no mundo provém deste tipo de fonte. Porém, o potencial para exploração é grande. Atualmente, a capacidade eólica mundial é de 238,4 GW (Gigawatts).

37 Os países que mais geram energia eólica: 1º - China (62,7 GW) 2º - Estados Unidos (46,9 GW) 3º - Alemanha (29 GW) 4º - Espanha (21,6 GW) 5º - Índia (16 GW) 6º - França (6,8 GW) 7º - Itália (6,7 GW) 8º - Reino Unido (6,5 GW) 9º - Canadá (5,2 GW) 10º- Portugal (4 GW) 37 (Fonte: Relatório de 2011 da Global Wind Energy (capacidade eólica em 15 anos))

38 Energia Hídrica Energia hídrica ou hidroeléctrica provém da força das águas. A partir dos desníveis naturais de um rio, ou mesmo criando desníveis artificiais, é possível aproveitar a energia da força do seu caudal. Os cursos de água podem ser utilizados de duas formas distintas: A água pode ser forçada a acumular-se numa barragem e posteriormente, ao abrirem-se as comportas, faz com que a água passe pelas turbinas, gerando energia mecânica, que será transformada em energia elétrica (semelhante ao processo de produção de energia eólica). O curso de água de um rio pode também ser obrigado, através de diques a passar pelas diretamente por turbinas, produzindo de energia elétrica, através de o movimento de hélices. Vantagens: Produção de energia elétrica sem necessidade de poluição. Retenção de água a nível regional que pode ser utilizada, se potável, para fins variados (rega, turismo, por exemplo). Possível regulação do fluxo de inundações de um rio. Desvantagens: Há impactos geográficos e biológicos na construção de uma barragem, pois este elemento arquitetónico altera a fauna e flora do local onde é construído, a sua paisagem, a sedimentação, entre outros.

39 Em Portugal há uma grande aposta neste tipo de energia pois o país tem um grande número de cursos de água. Só o rio Tejo tem mais de 30 barragens ao longo do seu curso, no território português. Estão planeadas dez novas barragens que levarão Portugal para o topo da Europa na produção deste tipo de energia. 39

40 3.4 Energia da Biomassa A energia da Biomassa consiste no aproveitamento de resíduos e produtos biodegradáveis que advêm da agricultura, de florestas e mesmo de industrias com o intuito de produzir energia. Existem 4 tipos de aproveitamento para estes resíduos: a biomassa sólida; os biocombustíveis líquidos; os biocombustíveis gasosos (biogás) e; resíduos sólidos urbanos. 40

41 4 Referências bibliográficas [1] IPCC, Relatório Sintese (IV): Alterações Climáticas 2007, IPCC- Intergovernmental Panel on Climate Change, [2] I. P. Instituto de Meteorologia, Boletim Climatológico Anual, Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior, Lisboa, [3] ADENE, Guia da Eficiência Energética, Novembro [4] ADENE, Eficiência energética nos edifícios residenciais, Guia informativo, Maio [5] DGEG, Balanço Energético, DGEG - Direção Geral de Energia e Geologia, [6] R. Vilão, C. Venâncio e e. al., Relatório do Estado do Ambiente 2011, Agência Portuguesa do Ambiente, Dezembro [7] DGEG, A Fatura energética portuguesa, Direção Geral de Energia e Geologia, [8] M. Pinho, A new Energy era, Ministério da Economia e da Inovação, [9] web2, Portugal já atingiu 25% da meta para aumentar a eficiência energética até 2015, 7 Dezembro [Online]. Available: pt/2011/02/25/portugal-ja-atingiu-25-da-meta-para-aumentar-a-eficienciaenergetica-ate-2015/. [10] Internacional Council for Research and Innovation in Buiolding and Constru- 41

42 42 tion, Agenda 21 on Sustainable Constuction, CIB Report Publication No. 237, Rotterdam, [11] ICS, Lisboa Reabilitação Sustentável, Auditório do Metropolitano de Lisboa, Alto Dos Moinhos, Lisboa: Iniciativa Construção Sustentável, [12] L. Tirone e K. Nunes, Construção Sustentável, Sintra, Portugal: Tirone Nunes S.A., [13] J. M. Barroso, Apresentação ao Conselho Europeu, [14] DL, Decreto-Lei n.º 80/2006, de 4 de Abril, Lisboa: Imprensa Nacional: RCCTE, [15] Parlamento Europeu e do Conselho, Directiva 2010/31/UE, Jornal Oficial da União Europeia relativa ao desempenho energético dos edifícios (reformulação), 19 de Maio de [16] M. D. Pinheiro, Ambiente e Construção Sustentável, Portugal: Instituto do Ambiente, [17] A. Lanham, P. Gama e R. Braz, Arquitectura Bioclimática: Perspectivas de inovação e futuro, Seminários de Inovação, [18] V. Rocheta e F. Farinha, Práticas de projecto e construtivas para a construção sustentável, 3º Congresso de construção, Coimbra, [19] Adene, Reabilitação energética da envolvente de edifícios residenciais, DGGE, Lisboa, 2004.

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