Gestão de energia : 2008/2009

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1 Gestão de energia : 008/009 Aula # P4 SGCIE () Prof. Miguel Águas [email protected]

2 Enunciado Enunciado: Substituição de consumo de electricidade Uma fábrica apresentou um consumo anual de 1800 tep, repartido em 60% de consumo eléctrico e 40% de consumo de gas natural, com um consumo específico de 150 kgep/ton. Uma auditoria energética efectuada à empresa detectou que cerca de 800 MWh eléctricos se destinam a aquecimentos, podendo metade deste consumo ser substituído por recuperações de calor do processo e outra metade ser substituído por calor proveniente de queima adicional de gas natural, com um rendimento de 80%. A iluminação é responsável por 00 MWh, tendo-se concluído que em 0% do tempo a iluminação natural seria suficiente. A queima de gás natural destina-se à produção de ar quente para o processo produtivo, com um rendimento de 80%. Actualmente a empresa perde 10% da sua produção devido a defeitos presentes no produto final. Nos próximos 6 anos a empresa espera implementar as soluções descritas para a electricidade, assim como eliminar as quebras de produção. Dados: PCI GN 45,1 GJ/ton GN ; 1,077 tep/ton GN ; ρ GN 0,8404 kg/m 3 N; 683,7 kg /tep; 15 tep/gwh elec ; 0,47 kg /kwh) Nestas condições responda às seguintes questões: a) Traçe o diagrama de Sankey da situação base. b) Qual foi a produção anual da fábrica e a intensidade carbónica? c) A eliminação dos consumos eléctricos para aquecimentos será suficiente para fazer cumprir o SGCIE? Justifique. Aula # P4 : SGCIE Slide of 53

3 : Substituição de consumo de electricidade a) X MWh Degradação nas centrais térmicas e transporte X m3 Degradação no transporte Não indicado Perdas nos fornos de 0% Luz Etc Ar quente Iluminação desnecessária 0% x 00 MWh Quebras 10% 10% de quebras Aula # P4 : SGCIE Slide 3 of 53

4 : Substituição de consumo de electricidade b) Consumo de energia primária 1800 tep/ano Consumo especifico 0,15tep/ton logo x ton/ano Produção x Consumo de electricidade 1800 tep/ano x 60% 1080 tep/ano sendo 0,15 tep/mwh, vem 1080 tep/ano /0,15 tep/mwh 5.03 MWh/ano Consumo de gás natural tep/ano x 40% 70 tep/ano sendo 1,077 tep/ton gn, vem 70 tep/ano /1,077 tep/ton gn 669 ton gn /ano Gestão de Energia Intensidade carbónica Logo [ kg / ano] Emissões de gases de efeito de estufa Consumo total de energia [ tep / ano] 503 MWh/ano 0,47 ton /MWh 70 tep/ano,6837 ton /tep +,39ton / tep 1800 tep/ano c) Futuro consumo de electricidade MWh/ano Futuro consumo de gás natural 70 + aumento gn Aumento gn x PCI gn x η gn fornecido pela electricidade Aumento gn (400 Mwh e /ano x MJ/MWh) / (80% x MJ/ton gn ) 40 ton gn /ano logo futuro consumo de gás natural 70+40*1, tep/ano 43 MWh/ano 0,47 ton /MWh 763 tep/ano,6837 ton /tep 403 +,41ton / tep 43 MWh/ano x 0,15 tep/mwh A intensidade carbónica aumenta: não valida! O futuro consumo específico será de tep/1.000 ton 0,139 tep/ton (-7%, valida) Aula # P4 : SGCIE Slide 4 of 53

5 Enunciado Enunciado: Produção de azulejo Considere uma empresa cerâmica que produz azulejo que apresentou uma produção anual de ton com os seguintes consumos energéticos anuais: Electric.: 1000 MWh (15 tep/gwh elec ; 0,47 kg /kwh) Fuel Óleo: 500 ton (PCI41, GJ/ton; 0,984 tep/ton fuelóleo ; 336,4 kg /tep) Gás natural: 0,7x10 6 m 3 (PCI45,1 GJ/ton; 1,077 tep/ton GN ; ρ GN 0,8404 kg/m 3N ; 683,7 kg /tep) O fuel e o gás natural são queimados em fornos com um aproveitamento útil de 80% do calor libertado na combustão no aquecimento do ar do forno, uma vez que o calor dos gases da chaminé representa 0%. Por problemas de manutenção 5% deste calor perde-se por má estanquicidade do forno. A auditoria energética realizada à empresa considerou um aumento de produção de 30% nos próximos 6 anos, com um conjunto de medidas de poupança energética com os seguintes objectivos: Aumentar os consumos eléctricos em apenas 10%. Na área térmica, aumentar o aproveitamento útil dos fornos de 80% para 90% e substituir o fuel por mais consumo de gas natural (com este melhor rendimento). Nestas condições responda às seguintes questões: a) Traçe o diagrama de Sankey da situação base. b) Prove que a empresa está abrangida pelo SGCIE e determine o máximo valor de consumo específico permitido por este Regulamento para daqui a 6 anos? c) Qual será o consumo de gas natural após eliminação do fuel? d) Qual será o consumo específico no final dos 6 anos? e) A empresa cumprirá a regra imposta à intensidade carbónica? Aula # P4 : SGCIE Slide 5 of 53

6 : Fábrica de azulejo a) Fuel óleo Energia primária 1000 MWh Centrais térmicas e transporte m3 Degradação no transporte Fuel óleo 500 ton Refinaria e transporte Não referenciado Perdas nos fornos de 0% Perdas nos fornos de 0% Luz Trabalho Não referenciado Fugas de calor 5% da EU Fugas de calor 5% da EU Aula # P4 : SGCIE Slide 6 of 53

7 : Fábrica de azulejo b) MWh/ano x 0,15 tep/mwh 15 tep/ano Fuel 500 ton/ano x 0,984 tep/ton 49 tep/ano 0,7x10 6 m 3 /ano x 0,8404 kg/m 3 x 1,077 tep/ton 633 tep/ano TOTAL tep/ano Consumo específico tep / ton 0,134 tep/ton Redução de 6% em 6 anos obriga a reduzir o C.E. para 0,16 tep/ton c) Actual produção de calor GJ/ano, obtido da soma de do Fuel 500 ton/ano x 41, GJ/ton x 80% GJ/ano do GNat 0,7x10 6 m 3 /ano x 0,8404 kg/m 3 x 45,1 GJ/ton x 80% 1.5 GJ/ano Gestão de Energia M gn futuro x PCI gn x Rendimentofuturo total M gn futuro GJ/ano / (45,1 GJ/ton x 90%) 99 ton gn /ano d) O consumo de gás natural em tep será de 99 ton/ano x 1,077 tep/ton tep/ano Somando com 37 tep da electricidade (15 x 1,1), obtém-se um total de 1.37 tep/ano, de que resulta: CE futuro 1.37 tep / ton0,095 tep/ton, que é inferior ao valor mínimo previsto pelo SGCIE. e) MWh/ano 0,47 ton /MWh tep/ano,6837 ton /tep 49 3,364 ton /tep actual,80 ton /tep tep/ano MWh/ano 0,47 ton /MWh tep/ano,6837 ton /tep.90 futura,36 ton /tep 1.15 tep/ano 1.37 Aula # P4 : SGCIE Slide 7 of 53