Trigeração em Edifícios João Farinha Mendes farinha.mendes@ineti.pt Unidade de Energia Solar, Eólica e dos Oceanos LNEG Lisboa, PORTUGAL
Porquê utilizar sistemas de trigeração em edifícios? Aproveitamento do calor rejeitado nos ciclos termodinâmicos de produção de electricidade produção de água quente para AQS e climatização do edifício Utilização do calor para o arrefecimento (Verão), reduzindo o consumo de energias convencionais e as necessidades de energia eléctrica nas horas de pico Aumentar a viabilidade económica dos sistemas de co geração aumentando o tempo de utilização anual
CHCP Combined Heating, Cooling and Power
Tipologia de sistemas de micro trigeração em edifícios
Sistema mchcp típico
Sistemas de demonstração em Portugal Polysmart SP6a Fábrica de colectores solares da AoSol, Porto Alto Exemplo de escritório a climatizar
Sistemas de demonstração em Portugal Polysmart SP6b Edifício Solar XXI no campus do LNEG - Lisboa
Características do sistema SP6b Climatização de uma sala de formação e de um escritório (95m 2 +80m 2 ) Abastecimento de parte dos consumos de AQS do edifício Consumo local da electricidade produzida
Características do sistema SP6b Tecnologia TDC: Chiller de absorção da Ao Sol (protótipo) Potência de arrefecimento de 8 kw Direct air cooling Chiller de absorção de Água amoníaco
Características do sistema SP6b Tecnologia CHP: Gerador Atlas Copco QAX12 especialmente adaptado Potência térmica máxima estimada em 27kW Permutador de calor duplo (oleo/água e gás/água) Capaz de fornecer água a temperaturas até 110ºC Potência eléctrica 9,6kW Alimentado a biodiesel
Características do sistema SP6b Vista geral da instalação
Características do sistema SP6b CHP
Características do sistema SP6b TDC Torre de arrefecimento para rejeição de calor em caso de emergência
Características do sistema SP6b Depósito de AQS e água quente Circuito hidráulico principal Depósito de climatização
Diagrama de blocos funcionais
Esquema hidráulico
Resultados de monitorização (SP6a) Funcionamento típico em modo de Inverno: Arranque típico no início da semana, com o sistema a fornecer energia para o aquecimento ambiente e para o depósito de água quente O sistema aptoximou-se da temperatura pretendida (60ºC) e comportou-se como esperado
Resultados de monitorização (SP6b) Funcionamento em modo de Inverno (teste) 60 50 40 Heating cycle sample Temperatura da sala flutua devido à actuação do termostato Paragem acidental da bomba às 16:58 30 20 Hot tank CHP out Room heating water Room 10 0 16:00 16:12 16:25 16:37 16:50 17:02 17:15 17:27 17:40 Warming up (CHP on) Room heating (CHP on) Room heating (CHP off/hot Ring pump off) Room heating (CHP off/hot Ring pump on) Fan coil operation during commissioning test
Resultados de monitorização (SP6a) Testes em modo de Verão: Avaria do sistema de fornecimento de GPL levou a quebras de pressão As quedas de pressão do GPL provocaram um funcionamento instável do CHP que se propagou para o TDC
Resultados de monitorização (SP6b) Testes em modo de Verão: a b c d e f g h i a CHP on; depósito quente parcialmente aberto b ajuste da abertura do depósito quente c ajuste da abertura do depósito quente d depósito AQS aberto e depósito AQS fechado f TDC on g CHP off (depósito quente alimenta o circuito) h CHP on i TDC off; fim do ensaio de Verão Depósito frio atingiu a temperatura desejada: 7ºC
Potencial e enquadramento legal em Portugal Resultado bruto vs. percentagem de energia primária poupada por unidade de energia útil para sistemas mchcp alimentados a gás
Potencial e enquadramento legal em Portugal Edifícios com necessidades de AQS, aquecimento e arrefecimento: Edifícios residenciais Apartamentos e resorts turísticos Residências sénior e pequenas unidades hospitalares Edifícios de serviços (pequenos e médios) Edíficios desportivos Edifícios em locais remotos
Potencial e enquadramento legal em Portugal As leis que regulam as trocas energéticas, ligações à rede eléctrica, o planeamento e os subsídios foram desenvolvidos idealizando aplicações de maior dimensão De acordo com a actual política de microgeração (D.L. 363-2/Nov/2007): Sistemas até 3,68 kw acesso a tarifas bonificadas (feed-in tariffs): Energia solar (PV) Energia eólica Energia hídrica Co-geração com biomassa Micro trigeração
Potencial e enquadramento legal em Portugal Produção local de energia Evita perdas de energia (calor rejeitado / transmissão e distribuição) Promove alterações culturais nas atitudes e nos comportamentos do consumidor Micro-trigeração deverá ser considerada em revisões futuras do actual enquadramento legal Objectivos nacionais deverão ser definidos permitindo a capacidade de instalação e produção em massa Gás natural e GPL deverão ser considerados combustíveis privilegiados se substituirem diesel em caldeiras de aquecimento residencial Acessoa certificados de energia verde deverá ser implementado