SUSTENTABILIDADE E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

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1 Jorge Santos Pato Lisboa, 6 de Novembro de 2014 Auditório da Ordem dos Engenheiros Gestão Eficiente da Energia nas Organizações Industriais

2 Reflexões Iniciais Importantes Sustentabilidade e eficiência energética são conceitos complementares mas distintos, que importa serem devidamente assimilados e adequadamente implementados nas nossa sociedade e organizações laborais. A utilização de um material de construção sustentável não implica necessariamente que este contribua de forma positiva para a eficiência energética do edifício em causa Um material de construção com características que contribuam para a redução das perdas de calor para o exterior, por exemplo, pode não ser necessariamente um material de cariz sustentável, devido à energia associada ou incorporada no seu processo de fabrico e/ou transporte, manutenção e demolição. Assim, interessa, não apenas conhecer o comportamento individual de cada material, mas também do sistema construtivo, como um todo Um bom sistema construtivo, por si só, pode não ser sinónimo da qualidade desejável, já que o seu desempenho depende também da forma como este é aplicado em obra, pelo que é importante garantir o adequado controlo da qualidade, quer dos materiais utilizados, quer dos processos e sistemas construtivos seleccionados. 2

3 Tipos de Abordagem: - Ao nível global, no âmbito industrial, político-social e organizacional que decorre das exigências regulamentares nacionais e comunitárias, do desenvolvimento sustentável e dos impactos ambientais, com reflexos directos e indirectos na gestão das empresas e do sector. - Ao nível particular, do material Betão como opção estrutural na construção, que implica um melhor e necessário aproveitamento técnico e comercial dos seus atributos no domínio térmico, para aumentar a sua competitividade como opção de base do recurso ao Betão Pronto nas soluções construtivas, desde a fase de concepção e projecto, em função dessas propriedades específicas. 3

4 Betão (Material e Indústria): que Requisitos? Resistência Mecânica capacidade de desempenho estrutural, face às solicitações actuantes. Durabilidade - manutenção ao longo da vida útil, da sua capacidade de resistência e da sua integridade estrutural, face a fenómenos de degradação (mecânicos, físicos e químicos) devidos à exposição ambiental ou à actividade humana. Sustentabilidade acções inerentes ao equilíbrio entre o desenvolvimento social, a prosperidade económica e a protecção do ambiente, conduzindo à satisfação das necessidades das gerações do presente sem hipotecar as das futuras. Eficiência Energética meios para optimização do rendimento na gestão, conversão e utilização da energia nas organizações. Ecoeficiência meios para a gestão integrada da eficiência dos recursos adstritos a um processo produtivo, produzindo mais e melhor, reduzindo impactos ambientais, consumos e desperdícios, com obtenção de mais valias socioeconómicas concretas. 4

5 Consumo de Energia em Edifícios Sector de edifícios é responsável por cerca de 40% da energia final na Europa, ( mas mais de 50% pode ser reduzido através de medidas de eficiência energética, implicando a redução de CO2 ). 5

6 Directiva sobre Desempenho Energético dos Edifícios (EPBD) (2002/91/EU de 16/12/2002) Vigência: transposição regulamentar nacional desde 2006 Objectivo: reduzir o consumo de energia na Europa. Notas: - estabelece requisitos mínimos para o desempenho energético dos edifícios. - requer a sua verificação em edifícios finalizados. - impõe um sistema de certificação energética. - necessidade de ter em conta o aquecimento passivo e o arrefecimento. - insiste em que o desempenho energético não deve colidir com a qualidade do ar interior. 6

7 Exigências da Directiva EPBD em Projectos de Edifícios - Caracterização térmica do edifício - Instalações de aquecimento e distribuição de águas quentes (e isolamento) - Sistemas de Ar Condicionado (A/C) - Sistemas de Ventilação Mecânica - Instalações de iluminação incorporadas - Posição e orientação do edifício - Sistemas solares passivos e de protecção solar - Ventilação natural - Condições climáticas interiores. - Norma de referência: EN ISO Thermal performance of buildingscalculation of energy use for space heating and cooling (CEN 2005) que define a avaliação da massa térmica e estanquicidade ao ar. 7

8 Legislação Nacional Relevante: Decreto-Lei nº78/2006 Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior dos Edifícios Decreto-Lei nº79/2006 Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios (RSECE) Decreto-Lei nº80/2006 Regulamento das Características do Comportamento Térmico de Edifícios (RCCTE) Decreto- Lei nº 71/2008 Regulamento do Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia (SGCIE) Directiva nº 2010/31/EU do Parlamento Europeu e do Conselho Regula e promove o Desempenho Energético dos Edifícios. Reformula e substitui a anterior Directiva nº 2002/91/EU. Resolução do Conselho de Ministros nº 20/2013 Revisão e aprovação do PNAEE para o período e do PNAER para o período de

9 Pressupostos da Valorização da Eficiência Energética em Edifícios Objectivo: Redução das necessidades energéticas - utilização de soluções passivas - optimização de ganhos solares - uso de sistemas de tratamento e renovação do ar interior - uso de sistemas de iluminação e ventilação natural - eliminação de pontes térmicas dos modelos tradicionais - utilização de equipamentos eficientes - aproveitamento de águas pluviais para uso em sanitários - optimização térmica da envolvente - utilização profusa de novos materiais e sistemas construtivos com menores consumos energéticos associados. 9

10 Fluxo de energia dentro do edifício Energia é transportada através de transmissão (condução), convecção (movimento do ar) e/ou radiação. Transmissão condutividade/isolamento térmico dos materiais. Convecção ventilação; estanquicidade. Radiação vidros; latitude; orientação. Calor é obtido através da radiação solar e ganhos internos ( iluminação, aquecimento, ocupantes, etc.) Calor é perdido via fugas de ar, ventilação, janelas(radiação/condução), paredes, pisos. Calor é armazenado e libertado devido à massa térmica do edifício. 10

11 Betão - Benefícios da Massa (Inércia)Térmica (Thermal Mass) - I Princípio Base: Um edifício com maior peso próprio mantém condições interiores de conforto durante um período maior quando comparado com um edifício mais leve, tanto em climas quentes como frios. A combinação inteligente do aquecimento, ventilação, sombreamento solar, arrefecimento nocturno e concepção estrutural dos edifícios pode potenciar a capacidade de utilização da massa térmica do Betão, produzindo estruturas mais adaptadas às variações térmicas e mantendo o seu grau de conforto sem recurso intenso ao A/C. Beneficiários Directos: Ocupantes, Proprietários e Ambiente (CO2) Actualmente, a energia usada para aquecimento (mais de 50% do total), iluminação e arrefecimento dos edifícios, representa 40% da energia primária consumida. 11

12 Betão - Benefícios da Massa (Inércia) Térmica (Thermal Mass) - II Massa Térmica (Thermal Mass): Capacidade de um material absorver calor/energia térmica. Os materiais com elevada massa térmica actuam como esponjas térmicas que absorvem calor durante o Verão e assim arrefecem o edifício, e armazenam energia solar e/ou dos aquecimentos, para a libertar durante a noite. Não substitui o isolamento térmico, pois este interrompe o fluxo de calor, mas a adequada combinação dos dois factores em conjunto com uma justa concepção do projecto que permita a captura da luz solar e calor, pode melhorar o desempenho térmico dos edifícios, requerendo menos consumo de energia. Potencial de Armazenagem de Energia (FES): Capacidade do Betão e outros materiais pesados em absorver e armazenar calor/energia. A FES reduz as emissões de CO2 até 50%, e a massa do betão pode reduzir os picos térmicos em 3 a 4 graus centígrados e retardar até 6 horas o seu início. Para maximizar o FES, o betão deve estar exposto (ex: paramentos das lajes), e não revestido por tectos falsos ou outros materiais, obtendo-se melhores resultados nos edifícios em que os picos de temperatura coincidem com as horas de ocupação máxima. 12

13 Betão - Benefícios da Massa (Inércia)Térmica (Thermal Mass) - III - Elevada massa térmica conduz à estabilidade ou inércia térmica, que poupa energia e melhora o ambiente/conforto interior para os ocupantes. - Optimiza benefícios dos ganhos solares. - Reduz consumo de energia de aquecimento em 2 a 15%. - Aligeira as variações da temperatura interna. - Retarda os picos de temperatura nos escritórios e edifícios de serviços. - Reduz amplitudes térmicas e permite dispensar A/C. - Pode ser usado com ventilação nocturna para evitar a necessidade do arrefecimento diurno. - Associado ao A/C pode reduzir a energia de arrefecimento até 50%. - Reduções de energia de aquecimento e ventilação diminuem emissões CO2 - Contribui para defender os edifícios contra as anunciadas variações do clima. Gestão Eficiente da Energia nas Organizações Industriais

14 Influência da Massa (Inércia)Térmica no Conforto Gestão Eficiente da Energia nas Organizações Industriais

15 Inércia térmica durante o Verão Dia: Janelas fechadas ( abertas para ventilar com temp. inferiores); sombras; arrefecimento devido à massa térmica. Noite: Com dias quentes, janelas abertas para permitir arrefecimento nocturno da massa térmica Gestão Eficiente da Energia nas Organizações Industriais

16 Inércia térmica durante o Inverno 10h 17h 17h-23h 23h-7h 7h-10h 16

17 Betão - Benefícios da Massa (Inércia) Térmica : Exemplos: 1- Edifícios residenciais na Suécia Edifício pesado com janelas viradas a Sul Aquecimento: 54,5 KWh/m 2 +Arrefecimento:12,4 KWh/m 2 = 66,9 KWh/m 2 por ano. Edifício leve com janelas viradas a Sul Aquecimento: 60,1KWh/m 2 + Arrefecimento: 15 KWh/m 2 = 75,1 KWh/m 2 por ano. Saldo Final: 8,2 KWh/m 2 /ano de poupança de energia. 2 Edifício Torre Verde em Lisboa (Expo 98) Edifício de 12 andares (7200 m 2 ) emite menos 24 toneladas de CO2 por ano que um edifício convencional da mesma dimensão. O sistema solar de aquecimento fornece 70% da energia calorífica necessária para uso doméstico nas águas sanitárias. 17

18 Eficiência Energética nas Instalações Industriais de Betão Pronto I - Objectivo: Redução da Factura Energética Optimização/Eficiência Energética Racionalização dos Consumos Acções de Desenvolvimento Sustentável II - Etapas: Caracterização Energética Prévia das Instalações (Diagnóstico Energético) Optimização Contratual da Energia versus Perfil de Consumo (ver slides) Sistema de Gestão de Consumos (monitorização do consumo e desperdícios) Soluções de Melhoria e Racionalização Energética para Redução de Consumos Implementação Medidas de Efic. Energética (ver slide Medidas Transversais) 18

19 Eficiência Energética nas Instalações Industriais de Betão Pronto III - Planos de Utilização Racional da Energia - Conceitos chave: Gestão de Recursos Energéticos (controlos de energia, adquirida, consumida, matérias primas, etc.) Gestão da Procura da Energia (consumo racional, utilização e conservação eficientes da Energia) Substituição da Energia - Fases de Actuação na Gestão de Energia: Recolha de dados relevantes Análise dos dados Relatórios Acção (Interpretação e Implementação de Medidas) 19

20 Eficiência Energética nas Instalações Industriais de Betão Pronto IV- Optimização tarifária ajustada ao perfil de consumo da Instalação a) Potência a contratar relativa ao grau de utilização e ao nº. de equipamentos a funcionar em simultâneo + iluminação: - BTN 41,4 KVA; - BTE 41,4 KVA; - MT = Tensão entre fases de 1KV a 45 KV; PC > 80 KVA* - AT = Tensão entre fases 45 KV a 110 KV» PC > 6 MW; - MAT = Tensão entre fases >110 KV» PC > 25 MW. Opções Tarifárias relativas às características de consumo (tempo e forma) e perfil de consumo diário: - Tarifa de curtas utilizações; - Tarifa de médias utilizações; - Tarifa de longas utilizações. Ciclo Horário Tipo de utilização horária da energia: - Ciclo Semanal; - Ciclo Diário. 20

21 Eficiência Energética nas Instalações Industriais de Betão Pronto IV - Optimização tarifária ajustada ao perfil de consumo da Instalação b) Ciclo Temporal Período utilizado por trimestres (I e IV), (II e III): - Horas de Inverno; - Horas de Verão. Energia Activa Tipo de energia utilizada de acordo com o horário diário: - Energia de Vazio normal; - Energia de Super vazio; - Energia de Cheias; - Energia de Pontas. Factor de Potência Variações de carga provocadas na rede - Energia Reactiva consumida fora de vazio fornecida pela rede; - Energia Reactiva fornecida em vazio fornecida à rede. Qualidade de Energia Tipo de Qualidade de serviço de acordo com a Norma Europeia, EN NP 50160: 21

22 Eficiência Energética nas Instalações Industriais de Betão Pronto V - Medidas Transversais Aplicáveis à Indústria Sistemas Accionados por motores Eléctricos (Ex. optimização de Motores, sistemas de Bombagem, Ventilação e Compressão). Produção de Calor e Frio (Ex. Cogeração, Sistemas de Combustão, Combustíveis Alternativos, Recuperação de Calor, Frio Industrial, Climatização) Iluminação (Tipologia de Iluminação, Lâmpadas, Luminárias, Sistemas de Controlo de Iluminação, Integração da Iluminação nos Sistemas de Climatização) Eficiência do Processo industrial e Outras ( Monitorização e controlo, Tratamento de Efluentes, Integração de processos,manutenção de equipamentos, Isolamentos Térmicos, Transportes, Formação e sensibilização de Recursos Humanos, Redução da energia reactiva, etc. 22

23 Algumas Reflexões Finais: Enquadramento adequado da realidade de cada organização/ universo industrial nos paradigmas da Sustentabilidade e da Eficiência Energética. Autodiagnóstico Energético e Avaliação interna dos diferentes perfis de consumo e cenários energéticos. Concepção e Exploração de Planos de Gestão e Utilização Racional da Energia. Implementação de normas de boas práticas e medidas tecnológicas de âmbito transversal ou específico, e de actuação comportamental. Redução da dependência energética actual através da integração de meios materiais e sistemas produtivos inovadores e recurso a fontes de energias alternativas Operacionalização de Sistemas Sustentáveis de Gestão de Energia. Adopção de modelos de Sistemas Certificados integrados. 23

24 MUITO OBRIGADO! 24