Climatização em Cenários de Alterações Climáticas

Transcrição

1 Climatização em Cenários de Alterações Climáticas FILIPE DUARTE SANTOS CCIAM Ce3C Centre for Climate Change Impacts, Adaptation and Modelling FCUL Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa Ordem dos Engenheiros Lisboa, 29 de Janeiro de 2015

2 Plano da apresentação 1 Emissões de gases com efeito de estufa 2 Observações da mudança climática antropogénica 3 Cenários socioeconómicos e climáticos 4 Projeções das variações do consumo de energia em climatização nos EUA e na UE 5 - Projeções das variações do consumo de energia em climatização em Portugal

3 Reconstituição da evolução da temperatura média global da baixa atmosfera, representada por meio da anomalia relativamente à média do período de 1961 a 1990, e da concentração atmosférica do CO2 nos últimos anos (Petit, 1999). Figura adaptada de EEA, Repare-se na correlação que se observa entre os dois registos. O aumento da concentração do CO2 a partir da revolução industrial e até ao presente está indicado por um vector aproximadamente vertical devido à escala de tempo utilizada na figura Fonte, Petit et al., 1999

4 Fonte, IPCC

5 Evolução das concentrações de vários componentes da atmosfera (IPCC, 2001a). (a) Concentrações de três dos principais gases com efeito de estufa (GEE), com emissões antropogénicas CO2, CH4 e N2O nos últimos anos. Dados obtidos a partir de furos nos gelos da Antárctica e Gronelândia e de observações directas nas últimas décadas (indicada por uma linha no caso do CO2). No gráfico relativo ao CH4 a curva representa a média global. O forçamento radiativo provocado pela presença destes gases na atmosfera está representado à direita. No caso do CH4 e N2O a concentração está representada em partes por milhar de milhão em volume (ppmmv). (b) Concentrações de sulfatos obtidas a partir de furos nos gelos da Gronelândia em três locais (curvas) e emissões totais de SO2 na Europa e nos Estados Unidos da América (indicadas com +). Fonte, IPCC

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7 Concentração do dióxido de carbono aumentou de 42% desde o século XVIII

8 In the above figure, the dashed red line with diamond symbols represents the monthly mean values, centered on the middle of each month. The black line with the square symbols represents the same, after correction for the average seasonal cycle

9 Hansen, 2013

10 Global Greenhouse Gases emissions since 1970 IPCC, 2014

11 Fonte, SIAM

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13 2 Séries históricas OBSERVAÇÕES Temperatura em Portugal Continental Tmax Tmin Fonte: Projeto SIAM

14 Evolução da temperatura média anual em Portugal Continental Source: NASA Goddard Institute for Space Studies Surface Temperature Analysis

15 EEA Report Nº 12, 2012

16 Onda de calor na Europa em 2003 Observações Cenário para o passado Cenário para o futuro

17 Energy accumulation within distinct components of Earth s climate system from 1971 to From the 2013 IPCC report.

18 Fonte: IPCC, 2014

19 Cenários Socio-económicos Fonte, SIAM

20 Fonte, SIAM

21 Global Circulation Models - GCM Modelos de Circulação Geral da Atmosfera

22 Source, IPCC 4th Assessment Report. 2007

23 Variabilidade e Alterações Climáticas Impactos Mitigação Adaptação Respostas Efeitos directos ou retroacção Efeitos indirectos

24 Trajectórias das emissões de CO 2 e (2005 = 380 ppmv) Miles de millones de toneladas de CO 2 4 C 3 C 2 C MITIGAÇÃO Fuente: Stern Review; World Resources Institute

25 Climate Change in Portugal: Scenarios, Impacts and Adaptation Measures (SIAM Project) SIAM I study was the first integrated study on the impacts of climate change in Portugal (and in any Southern European country) Integration Team Scenario Teams Climate Socio-economic Impact Teams Agriculture Human Health Water Resources IMPACT TEAMS Coastal Zones Fisheries Forest & Biodiversity Energy

26 Mais Informação, incluindo consumo de energia para climatização em Portugal Continental em cenários de alterações climáticas SIAM Project : Climate Change in Portugal: Scenarios, Impacts and Adaptation Measures SIAM I SIAM II

27 4 Representative Concentration Pathways IPCC, 5th Assessment Report,

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29 O ganho de energia do sistema Terra devido à intensificação do efeito de estufa no período de 1971 a 2010 correspondente a uma potência média de 213 TW. Esta potência é cerca de 14 vezes superior à potência média de consumo de energia pela humanidade (15 TW) e corresponde à energia que resultaria da deflagração contínua de mais de 3 bombas atómicas de Hiroxima por segundo.

30 IPCC, 2014

31 IPCC, AR5,

32 Emissões globais de gases com efeito de estufa por sector IPCC, AR5,

33 Emissões associadas aos edifícios correspondentes a grupos de países com rendimentos distintos IPCC, AR5,

34 Sectores Residencial e Comercial IPCC, AR5, IEA, 2013

35 Projecções das emissões dos edifícios para o período de com base em cenários socioeconómicos e climáticos Source: Levine et al., 2007

36 Efeito de ilha de calor nas zonas urbanas. Importância dos espaços verdes nas cidades

37 Estimativas da variação da procura de eletricidade nos EUA no cenário RCP8.5 para 3 horizontes temporais em percentagem e em valor absoluto -5% +18% American Climate Prospectus, Economic Risks in the USA, 2014

38 Variações do consumo anual de energia em residências e serviços American Climate Prospectus, Economic Risks in the USA, 2014

39 EEA, 2012

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41 EEA Report, 2012

42 EEA Report, 2012

43 EEA Report, Nº 12, 2012

44 Temperature anomaly Uncertainty) Mean Temperature on The Iberian Peninsula FONTE: SIAM I Year

45 Fonte: SIAM I Temperatura máxima no Verão (JJA) no Atlântico Norte obtida com o HadCM3: (a) controlo ( ); (b) anomalia (A2); (c) anomalia (B2). Anomalias calculadas entre o período e o período de controlo.

46 Número de dias por ano com temperaturas máximas superiores a 35º C (dias quentes) SIAM II

47 Building types What we examined Dwellings: Villas (isolated residences) Apartments (multi-storey buildings) Offices (open space) window vão envidraçado panel (1,7 x 1,2 m) window vão envidraçado panel (3 x 1 m) Hotels (4 star) quarto 1 quarto 2 quarto 3 (4 room x 6 m) room room corredor (12 x 2 m) social (10 x 10 m) social zone Projecto SIAM I e II Capítulos 9 e 7 coordenados por Dr. Ricardo Aguiar, LNEG quarto 4 quarto 5 quarto 6 room room room quarto 7 room quarto 8 room quarto 9 room quarto 10 room quarto 11 room quarto 12 room

48 Aspectos mais importantes da cenarização socioeconómica do sector residencial: -Área de permanência -Tempo de permanência -Banda de conforto térmico -Consumo energético Climatização Sector residencial 100 m² 40% K REF 3 pessoas, 15 h C, 6 h 4,7 kwh A2 BASE B2 100 m² 40% K REF 4 pessoas, 16 h C, 5 h 4,4 kwh 83 m² K REF 3 pessoas, 15 h 100 m² 40% K REF 3 pessoas, 14 h C, 14 h 4,5 kwh A ,5 C, 6 h 4,7 kwh B1 110 m² 40% K REF 3 pessoas, 15 h C, 6 h 4,3 kwh FONTE: SIAM II

49 Necessidades de energia (kwh/m²) Projecto SIAM I Modelo Climático HadCM3 Região Sul de Portugal Climatização menos aquecimento, mais arrefecimento O Sector Energético Impactos : Procura Subida do mar Termoelectricidade Hidroelectricidade Perdas eléctricas Sistemas solares Outros sistemas Águas quentes Edifícios Veículos Adaptações Interacções Conclusões Aquecimento Arrefecimento

50 Residências Variações no consumo de energia para climatização no Sul de Portugal para vários cenários socio-económicos kwh South kwh South socio-economic scenarios alone Base A1 A2 B1 B2 0 REF A1 A2 B1 B2 Presente 2071 a 2100 FONTE: SIAM II

51 kwh North REF A1 A2 B1 B2 Residências Regiões Norte, Centro e Sul de Portugal kwh Centre kwh South REF A1 A2 B1 B2 0 REF A1 A2 B1 B2 FONTE: SIAM II

52 1000% 900% 800% 700% 600% 500% 400% 300% 200% 100% 0% -100% North A1 A2 B1 B2 Residences (all changes included now) 1000% 1000% 900% 800% Centre 900% 800% South 700% 700% 600% 600% 500% 500% 400% 400% 300% 300% 200% 200% 100% 100% 0% 0% -100% A1 A2 B1 B2-100% A1 A2 B1 B2 FONTE: SIAM II Percentage variation in the energy use

53 Hotels Percentage variation in the energy use 60% 50% Centre 60% 50% South 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% A1 A2 B1 B2 0% A1 A2 B1 B2 FONTE: SIAM II

54 Final remarks Detailed studies of the impact of global warming in buildings require the convergence of a lot of skills and data: surveys, statistics, climate models, synthetic meteorological sequences, thermal behavior software, socio-economic and technological scenarios For the currently mild climate of Portugal, the global warming impacts are negative: there is an additional yearly demand, due to excess cooling requirements not compensated by savings in heating Caution: the impacts depend very much on building types, local climate (large climate diversity in the country) and socio-economic scenarios!

55 Final remarks Range of impacts (in Portugal), with socio-economic and technological effects included Residences: -10 % to +1000% Offices: +5% to 50% Hotels: +7% to 57% Improvement of regulations in the direction, for instance, of better insulation would be a positive step Projected energy savings with better insulation are at least in part offset by global warming The problem becomes yet more complicated if the building s life cycle and the slow renovation rate is taken into account Only careful studies of possible adaptations can yield sound recommendations

56 Obrigado pela vossa atenção

57 Portugal Lisbon and Tagus Valley North Central Alentejo Algarve Villas (in thousands) Apartments (in thousands) 4% 37% 34% 6% 19% Population ~10 million Permanently occupied dwelling ~3,3 millions

58 South Centre North Portugal I3 V2 V1 I2 V3 I1