Gestão Computacional de
Energia
Sumário
• A automatização no contexto da gestão
de energia
• Os sistemas de controlo e gestão de
energia (SCGE)
Automatização e gestão de energia
• Em primeiro lugar:
– concepção
– construção
– equipamento de uso final
• Em segundo lugar:
– educação do utente
– automatização (níveis de
complexidade variáveis)
Gestão Técnica de Edifícios
Os sistemas de controlo
e gestão de energia (SCGE)
• Tipos principais:
– pequenos sistemas autónomos, dedicados a
uma função
– sistemas com integração de funções diversas,
com área de influência alargada
Sistemas dedicados
•
•
•
•
•
E/S limitadas
Interface H-M simples
Pré-programados, parametrizáveis
Emissão de alarmes (tb. remotos)
Comunicações
Sistemas dedicados
Exemplos:
– sistemas de controlo de factor de potência
– controladores de ponta
– sistemas de arranque óptimo
• arquitectura mais simples do que a de um SCGE
• unidades semelhantes a cada UCL, com autonomia
mas tb. com comunicações
SCGE multifunções
• Concentrados
– ligações com a instalação em estrela
– problemas de fiabilidade
• Distribuídos
– comunicações
– autonomia local em cada nó
– fiabilidade elevada
SCGE tipo mestre-escravo
Unidade central
Controlador
de comunic.
Unidade local
Mux
Unidade local
I.Mux
Mux
Unidade local
I.Mux
INSTALAÇÃO - sensores e actuadores
Mux
I.Mux
SCGE com rede local
Unidade
local
Unidade
local
Unidade
local
BUS
Unidade
local
Unidade
local
(autómato, controlador, sensor inteligente)
Subsistemas passíveis de gestão
automática
Perspectiva integrada:
– de energia eléctrica (incluindo alimentação de
emergência)
– de detecção, alarme e controlo de incêndio
– de iluminação artificial
– de AVAC
– de transporte
– de segurança
– de comunicações
Funções de gestão
Perspectiva integrada:
– supervisão da instalação
– gestão de energia
– gestão da manutenção
– segurança e tele-vigilância
Funções principais de GE
• controlo manual remoto e vigilância das
instalações
• arranque/paragem de equipamentos na
base de um calendário pré-programado
• limitação da ponta de consumo de
electricidade
• controlo de cargas com acção sobre as
condições ambiente (AVAC)
Controlo manual remoto e
vigilância das instalações
Funções de interface com o utilizador:
• sinalizações no visor (estados de pontos
remotos, condiçöes de alarme)
• parametrização de referências, horários,
etc.
• actuação remota de cargas
• relatórios
Arranque/paragem préprogramados de equipamentos
• Substitui interruptores horários
• Evita / desvia consumos
Limitação da ponta de consumo
de electricidade
• Pode ser implementada com controlador
dedicado
• Necessita de coordenação com outras
funções
Arranque/paragem óptimos de
equipamento de AVAC
•
•
•
•
Conforto aumentado
Redução de encargos (potência e energia)
Adaptação às características do edifício
Melhor que interruptores horários
Integração de funções
Tais como
–
–
–
–
supervisão da instalação
gestão de energia
gestão da manutenção
segurança e tele-vigilância
• Exige
– comunicações
– partilha de recursos (p.ex. DO’s)
Comunicações e standards
• sinalizações simples - insuficientes
• standards de comunicação (OSI)
– camada física
• características mecânicas eléctricas, ópticas
• modulação, sincronização
– camada de ligação de dados
• empacotamento
• detecção e recuperação de erros
Redes de campo
Objectivo:
assegurar o fluxo de informação entre
sensores, actuadores e módulos de E/S e
unidades de controlo local em ambientes
distribuídos
Modelo OSI
segundo C. Lebres
Redes de campo
(alguns exemplos)
•
•
•
•
Profibus
FIP
Bitbus
CAN
Standards para edifícios
• EHB (European Home System
Bus - ESPRIT)
• LONWorks
• CEBus
• EIBus
• HBS
• BatiBus
SCGE em instalações existentes
• Em primeiro lugar:
– auditoria energética detalhada
– implementação das medidas básicas
– identificação das oportunidades de
automatização
• Em segundo lugar:
– especificação funcional do SCGE
– acompanhamento da execução
SCGE em instalações novas
•
•
•
•
concepção eficiente
construção com qualidade controlada
equipamento de uso final eficiente
minimização do consumo (automatização)
Projecto geral
• Orientação
• Organização dos espaços
• Dispositivos - contribuição solar
– luz, calor, ventilação
• Arranjos exteriores
• Flexibilidade para coordenação entre
sistemas e funções, para expansões
Automatização - até onde?
• Desde os dispositivos solar passivos
– luz natural + luz artificial
– free cooling
– ventilação natural
• Até à minimização do uso dos sistemas
activos
Implementação dos SCGE
Opção mais corrente
• Autómatos Programáveis Industriais (API)
ou (designação alternativa)
• Programmable Logic Controllers (PLC)
Objectivos do edifício
“inteligente”
• proporcionar um ambiente confortável e
produtivo
• permitir uma gestão efectiva dos recursos
• responder com rapidez às exigências dos
ocupantes
Coordenação de funções
na fase de projecto,
– garantir comunicação entre sistemas e
programas
– usando o mínimo de recursos
– garantindo o máximo conforto e segurança
Problemas com o uso de SGE
•
•
•
•
Falta de auditorias prévias cuidadas
Especificações desadequadas
Falta de análise custo-benefício
Falta de procedimentos de verificação na aceitação de
equipamento
• Não existência de plano de manutenção do SGE
• Ausência de verificação dos valores da saída , impedindo a
sincronização (ajuste) constante do SGE
• Ausência de possibilidade de comando manual sobreposto nos
controladores locais