Serviços de Eficiência Energética em Edifícios Públicos Tiago Manuel Pereira Soares Brandão Orientador: Prof. Dr. Cláudio Domingos Martins Monteiro Dissertação realizada no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, Major Energia Julho 2011 Enquadramento e Motivação Crescente necessidade de reduzir o consumo através de uma maior eficiência energética. Aposta do Estado na eficiência energética na administração pública através do programa Eco.AP. Necessidade das empresas de eficiência energética em ter uma ferramenta que permita facilmente estimar consumos e identificar potenciais de poupança. Escassez de dados relativos a benchmarking energético no nosso país. Objetivos Definir um benchmarking de características de consumo usando os dados fornecidos pela empresa. Definir características de consumos para as três principais tecnologias consumidoras num edifício: Iluminação; Equipamentos; Climatização. Criar uma ferramenta para ser aplicada no âmbito do programa Eco.AP, mais concretamente na 1ª fase de apresentação de propostas. Eficiência Energética na Administração Pública (Eco.AP) O programa Eco.AP prevê a execução de contratos de gestão de eficiência energética a realizar entre empresas do setor público e empresas de serviços energéticos (ESCO) através de concurso público. O processo de contratação passa primeiro por uma vistoria preliminar (auditoria genérica/deambulatória) às instalações e equipamentos por parte das ESCO. Desta visita preliminar deverá resultar uma primeira proposta de economias de energia. Em seguida, a entidade pública irá escolher a melhor ou as duas melhores propostas para, após a realização por estas de uma auditoria energética, apresentarem uma proposta final . O critério de seleção da melhor proposta é o da proposta economicamente mais vantajosa para a entidade contratante. Benchmarking Energético Benchmarking é usado para comparar a performance individual de um edifício com outro edifício mais eficiente e que tenha o mesmo fim de utilização baseado numa análise por setor. Pode ser definida como uma ferramenta de gestão de energia que constitui uma base de dados rica para comparação. Benchmarking e análise de indicadores energéticos podem fornecer dados valiosos sobre potenciais de eficiência energética. Nos edifícios em particular, o benchmarking de energia deve ser normalizado para características que não são geridas : Área do edifício; Finalidade do edifício (Tipologia); Nível de utilização (horas de utilização, conforto, volume de ar exterior, etc.). Metodologia Iluminação Serviços Administrativos • Tipologia da divisão • Área • Sistema de iluminação • • Potência total • Perfil de consumo • Estabelecimentos Climatização Análise deEquipamentos dados fornecidos pela Residências Hospitais Cantinas de Ensino empresa: • Tipologia da divisão • Tipologia do edifício • Área dos edifícios de • Áreas climatizadas Identificação • Potência total da • Tipos de consumo interesse no âmbito • Perfil de consumo • Sistema climatização dissertação. Recolha de dados relativos às três principais tecnologias consumidoras. Indicadores: Incerteza Incerteza Indicadores: Incerteza Indicadores: • Potência por área • Consumo anual por área • Perfil de consumo • Valores Perfil dedo consumo 1º Quartil Valores do 1º Quartil Valores (para cada do 1º tipo Quartil de • Consumo anual por área • e Consumo 3º Quartilanual por área e 3º Quartil e consumo) 3º Quartil Metodologia: Iluminação 𝑃𝑖𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑎çã𝑜 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 = 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑀é𝑑𝑖𝑜 = Á𝑟𝑒𝑎 ( 𝑊 𝑚2 ) 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑆𝑒𝑚𝑎𝑛𝑎𝑙×𝑛º 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑆𝑒𝑚.+𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑓𝑖𝑚−𝑑𝑒−𝑠𝑒𝑚𝑎𝑛𝑎×𝑛º 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐹𝑖𝑚−𝑑𝑒−𝑆𝑒𝑚. 365 365 (ℎ) 𝑘𝑊ℎ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 × 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 Médio × 1000 (𝑎𝑛𝑜×𝑚2 ) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 × 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 ( 𝑘𝑊ℎ 𝑎𝑛𝑜×𝑚2 ) 𝑊 𝑚2 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑊 𝑚2 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 × Metodologia: Iluminação Comparativo entre os valores obtidos e os valores ASHRAE Metodologia: Iluminação A poupança é conseguida principalmente pela troca de equipamentos. Perfil de Consumo (h) Tipologia Balastro Lâmpada 𝑾 𝒎𝟐 Aulas (Salas + Auditório) Eletrónico Fluorescente Tubular 13,19 5,38 Consumo Anual A = W/𝑚2 𝑥 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑥 Aulas (Salas + Auditório) Ferromagnético Fluorescente Tubular 16,09 5,38 Consumo Anual B = 365 W/𝑚2 𝑥 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑥 1000 365 1000 Consumo A < Consumo B Resultados: Iluminação Resultados obtidos com os indicadores calculados 41% 10% 21% Metodologia: Equipamentos O perfil de consumo médio é calculado da mesma forma que o anterior. 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 ×𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑀é𝑑𝑖𝑜 Á𝑟𝑒𝑎 × 365 1000 ( 𝑘𝑊ℎ ) 𝑎𝑛𝑜×𝑚2 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 = Á𝑟𝑒𝑎 × 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎 ( 𝑘𝑊ℎ ) 𝑎𝑛𝑜×𝑚2 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 × 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑘𝑊ℎ ( 2) 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑎𝑛𝑜×𝑚 Resultados: Equipamentos Resultados obtidos com os indicadores calculados: 67% 20% 73% Grande variabilidade! Área não chega para estimar corretamente o consumo. Metodologia: Equipamentos Específicos Tipologias em que a área não influência claramente o consumo anual. Tipologias consideradas: Elevador; Sala de Informática; Lavandaria; Cozinha. Metodologia: Equipamentos Indicadores Obtidos: Elevador o 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑘𝑊ℎ 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑎𝑛𝑜×𝑓.𝑢. 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜 = 𝑁º 𝑣𝑖𝑎𝑔𝑒𝑛𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑖𝑠 × 𝑁º 𝑝𝑖𝑠𝑜𝑠−1 𝑁º 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 Sala de Informática o o 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑘𝑊ℎ 𝑁º 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑁º 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 = Lavandaria o o 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 ( 𝑁º 𝐶𝑎𝑚𝑎𝑠 𝑎𝑛𝑜×𝑐𝑎𝑚𝑎 𝑁º 𝑙𝑎𝑣𝑎𝑔𝑒𝑛𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑖𝑠 ) 𝑁º 𝐶𝑎𝑚𝑎𝑠 Cozinha o 𝑘𝑊ℎ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑁º 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑖çõ𝑒𝑠 ( 𝑘𝑊ℎ 𝑎𝑛𝑜×𝑟𝑒𝑓𝑒𝑖çã𝑜 ) 𝑁º 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑁º 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 Á𝑟𝑒𝑎 ( 𝑚2 ) Metodologia: Climatização Indicador obtido: 𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑘𝑊ℎ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝐶𝑙𝑖𝑚𝑎𝑡𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 ( 𝑎𝑛𝑜 ) Tipos de consumo: 𝑘𝑊ℎ 𝑎𝑛𝑜 𝑘𝑊ℎ 𝑎𝑛𝑜 Consumo Arrefecimento Consumo Aquecimento Consumo Aquecimento a Gás Natural Consumo AQS Restaurante- Consumo bombas de aquecimento 𝑘𝑊ℎ 𝑎𝑛𝑜 𝑘𝑊ℎ 𝑎𝑛𝑜 (kWh de gás natural). Nota: Expresso em kWh/(ano*nr refeições anuais) no caso da tipologia 𝑘𝑊ℎ 𝑎𝑛𝑜 𝑘𝑊ℎ Consumo bombas de arrefecimento 𝑎𝑛𝑜 𝑘𝑊ℎ Consumo ventiladores aquecimento 𝑎𝑛𝑜 𝑘𝑊ℎ Consumo ventiladores arrefecimento 𝑎𝑛𝑜 Resultados: Climatização Resultados obtidos com os indicadores calculados: 7% 64% 31% 22% 11% 60% Resultados Globais Agrupar todos os consumos elétricos. Agrupar todos os consumos de gás natural. Converter em energia primária: kWh elétrico: 0,215 kgep. kWh gás natural: 0,086 kgep. 29% 15% 56% Notas finais Ainda não foi dada a devida importância ao benchmarking energético em edifícios públicos a nível nacional. Não há dados nacionais publicados. Este trabalho consistiu na realização de um benchamrking energético para as três principais tecnologias consumidoras num edifício público. O modelo de consumo de iluminação foi o mais bem conseguido. O modelo de consumo de equipamentos necessita de mais dados de entrada. No modelo de consumos de climatização pode haver dificuldade em obter as áreas climatizadas para cada tipo de consumo. Não houve dados suficientes para fazer uma análise por tipo de equipamentos utilizados. Não foi possível comparar os valores obtidos nestes dois modelos com outros estudos realizados uma vez que durante a realização da dissertação não foram encontrados quaisquer estudos referentes a estas duas tecnologias. Foi conseguida uma ferramenta em ambiente Excel que permite estimar os consumos e identificar potenciais de poupança. Serviços de Eficiência Energética em Edifícios Públicos FIM