Gestão de energia : 2008/2009

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1 Gestão de energia : 2008/2009 Aula # T2 Transformação de energia Prof. Miguel Águas miguel.aguas@ist.utl.pt

2 Objectivos da aula RESUMO TEMAS NÃO AGENDADOS: Resultados do inquérito OPEC documentation MATÉRIA DA AULA: Transformação de energia Formas de energia Capital de energia Análise de ciclos, rendimento e eficiência Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 2 of 53

3 INQUÉRITO Gestão de Energia Temas não agendados Pergunta Total Trabalhos de energia 25% 26% 22% 52% 1ª Lei 57% 13% 57% 17% 13% Ciclos termodinamicos 45% 9% 30% 48% 13% Energia e ambiente 75% 35% 57% 9% Legislação 43% 4% 22% 74% Visita a instalação 68% 52% 48% Tarifas electricidade 45% 9% 43% 22% 26% Interesse 46% 9% 35% 43% 13% Expectativas 90% 83% 9% 4% 4% Classificação N. alunos Muito bom (80 a 100%) 1 Bom (60 a 80%) 8 Médio (40 a 60%) 13 Fraco (20 a 40%) 2 Muito fraco (0 a 20%) Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 3 of 53

4 Temas não agendados OPEC Monthly oil market report March 2009 Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 4 of 53

5 OPEC World oil outlook Gestão de Energia Temas não agendados Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 5 of 53

6 Objectivos da aula MATÉRIA DA AULA: Transformação de energia Formas de energia Capital de energia Equipamentos especiais Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 6 of 53

7 Diagrama de Sankey Gestão de Energia Transformação de energia Oferta Procura Transformação de energia: Energia primária Barragens, centrais termoeléctricas, torres eólicas,... (fonte) Refinarias, Transp. combustíveis, redes eléctricas, Conversão de energia: Motores eléctricos,... Lâmpadas, Motores térmicos, Utilização de energia: Produção,... Transporte, Conforto, Energia final (contador) Energia útil Degradação da conversão entre formas de energia Degradação de energia nos equipamentos próprios Desperdício de energia na utilização Energia produtiva Energia primária = Energia produtiva + Σ degradações Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 7 of 53

8 Transformação de energia Gas natural ILUMINAÇÃO FLUORESCENTE Electricidade Central eléctrica e transporte 50% Luz Lâmpadas e luminária Projecto e utilização 50% 80% Iluminação do livro Total de perdas = 95% Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 8 of 53

9 Transformação de energia Petróleo bruto TRANSPORTE AUTOMÓVEL Gasolina Refinação e transporte 5% Movimento Motor e acessórios Trânsito e condução 75% 50% Chegar ao destino Total de perdas = 88% Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 9 of 53

10 Análise de ciclo de vida ANÁLISE DE CICLO DE VIDA Ao consumo de energia na operação deve-se adicionar o consumo de energia associado à construção (Capital de Energia) e ao desmantelamento/reciclagem (Energia de reciclagem) Energia primária total = Energia primária operação x N. Anos + Capital de energia + Energia de reciclagem Por exemplo, num edifício de serviços o CAPITAL DE ENERGIA pode representar 5 a 10% da ENERGIA PRIMÁRIA TOTAL, subindo para até 50% num edifício residencial. Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 10 of 53

11 Transformação de energia Exemplos de rendimentos de transformação de energia primária em final η= Produção o u Consumo Saída Entrada Refinaria ~ 95% (petróleo bruto em refinados) Central de ciclo combinado ~ 55% (gás natural em electricidade) Central de ciclo de Rankine ~ 40% (carvão em electricidade) Rede de transporte de gás natural ~ 99% Rede de transporte de electricidade~ 95% (de alta para baixa pressão) (de muito alta para média tensão) Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 11 of 53

12 Exemplos de rendimentos de transformação de energia final em útil Gestão de Energia Transformação de energia η= Energia útil Energia final = Energia final - Degradação Energia final Resistências eléctricas ~ 100% (electricidade em potência calorífica) Motor eléctrico ~ 90% (electricidade em potência mecânica) Caldeira ~ 85% (combustível em potência calorífica) Lâmpada fluorescente ~ 50% (electricidade em potência luminosa) Motor a gasolina ~ 25% (combustível em potência mecânica) Lâmpada incandescente ~ 5% (electricidade em potência luminosa) Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 12 of 53

13 BOMBA DE CALOR Equipamentos particulares A bomba de calor não converte energia final em útil, eleva o nível de temperatura Gás natural COP=ε = Calor útil fornecido Consumo electricidade Elect. COP Coeficient of Performance Calor retirado ao atmosférico Bomba de calor Bomba de calor industrial COP ~ 5 Bomba de calor residencial COP ~ 3 Calor fornecido ao espaço Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 13 of 53

14 SECADORES DE MULTIPLO EFEITO Equipamentos particulares Num secador de múltiplo efeito só se utiliza energia para evaporar no 1º efeito. Os outros efeitos são gratuitos. ε = Energia associada à evaporação Consumo de combustivel > 1 Tsat=160ºC Psat= 6.2 bar Tsat=140ºC Psat=3.6 bar Tsat=120ºC Psat= 2.0 bar Tsat=180ºC Psat=10.0 bar bar Vapor Vapor Vapor Vapor Combustível Caldeira Purgador Condensado Condensado Bomba Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 14 of 53