Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Implementação de Soluções de Eficiência Energética
em Contexto Real
Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de
Computadores
Marta Amélia Antunes da Cruz
Orientador: Professor Doutor Sérgio Augusto Pires Leitão
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Implementação de Soluções de Eficiência Energética
em Contexto Real
Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de
Computadores
Marta Amélia Antunes da Cruz
Orientador: Professor Doutor Sérgio Augusto Pires Leitão
Dissertação submetida à
UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO para obtenção do grau de
MESTRE
em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, de acordo com o disposto no
DR – I série – Nº 151, Decreto-Lei n.º 115/2013 de 7 de agosto e no Regulamento de Estudos Conducente ao Grau de Mestre da UTAD
Orientação científica:
Sérgio Augusto Pires Leitão
Professor Auxiliar do
Departamento de Engenharias da Escola de Ciências e Tecnologia
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Composição do Júri:
Presidente:
Doutor João Agostinho Batista de Lacerda Pavão
Professor Auxiliar da Escola de Ciências e Tecnologia da
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Vogais:
Doutor João Rafael da Costa Sanches Galvão
Professor Adjunto da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do
Instituto Politécnico de Leiria
Doutor Sérgio Augusto Pires Leitão
Professor Auxiliar da Escola de Ciências e Tecnologia da
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
“Uma pessoa que nunca cometeu um erro nunca tentou de novo” (Albert Einstein)
“Todas as vitórias ocultam uma abdicação” (Simone de Beauvoir)
i
Agradecimentos
Ao meu orientador, Professor Doutor Sérgio Augusto Pires Leitão, um agradecimento muito especial por todo o conhecimento transmitido, pela disponibilidade e paciência que manifestou no desenvolvimento desta dissertação.
Ao Engenheiro Jorge Pinto, ao Telmo Maciel e restante equipa da Empresa Tripolar, pela disponibilidade demonstrada e por me acompanharem na recolha de dados.
Aos meus pais, Domingos e Glória, o meu sincero agradecimento, por todo o apoio, por todos os esforços, por estarem incondicionalmente ao meu lado.
Aos meus irmãos, pela amizade, pelo carinho, pela motivação. Um agradecimento especial ao meu irmão David, por me incentivar, pelo seu exemplo de força, coragem e determinação, que fazem com que cada dia seja uma superação.
Aos meus sobrinhos, por contribuírem no encorajamento em todos os momentos da minha vida.
A todos aqueles, que estejam onde estiverem, foram no momento certo, o meu pilar, a minha força, a razão de nunca desistir.
A toda a minha família, porque em nenhum momento deixaram de acreditar em mim. Aos meus amigos pela amizade, pelos bons momentos que me proporcionaram e por nos momentos menos bons estarem ao meu lado.
Aos professores da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro por todo o conhecimento transmitido ao longo da minha formação académica.
A todos, que estiveram presentes e me acompanharam neste percurso.
iii
Resumo
Os esforços para reduzir a dependência energética e os efeitos ambientais negativos resultantes da utilização de combustíveis fósseis, têm vindo a aumentar ao longo dos anos, verificando-se que a energia elétrica em Portugal é maioritariamente produzida por fontes de energia renovável. A meta nacional traçada para 2020 é atingir 31% do consumo energético proveniente de energias renováveis, sendo que a cota atingida até inícios de 2017 é de 28%, apontando assim para o sucesso do desafio da União Europeia.
As medidas de eficiência energética são um pilar importante na racionalização da energia e na proteção ambiental. Existem diretivas e planos elaborados neste âmbito, podendo estar presentes em pequenos gestos como o simples desligar de uma lâmpada, ou em larga escala através de grandes evoluções tecnológicas. Contribuir ativamente para a eficiência global da energia é fundamental para o alcance de um futuro sustentável.
A presente dissertação pretende analisar uma solução de eficiência energética aplicável numa situação real. Como tal realiza-se o estudo de um caso real, no qual se pretende avaliar as condições e necessidades luminotécnicas existentes num supermercado.
As medidas de eficiência energética que se pretendem averiguar centram-se na aplicabilidade de iluminação LED no referido caso de estudo, verificando se esta solução é viável do ponto de vista económico-financeiro.
Palavras-chave: Eficiência energética, iluminação, consumo energético, custo energético,
v
Abstract
Efforts to reduce energy dependence and the negative environmental effects resulting from the use of fossil fuels have been increasing over the years, and electricity in Portugal is mostly produced by renewable energy sources. The national target for 2020 is to achieve 31% of energy consumption from renewable energies, and the quota reached until the beginning of 2017 is 28%, thus pointing to the success of the European Union's challenge.
Energy efficiency measures are an important support in energy rationalization and environmental protection. There are directives and plans elaborated in this scope, being able to be present in small gestures like the simple disconnection of a lamp, or in large scale through great technological evolutions. Actively contributing to global energy efficiency is key to achieving a sustainable future.
The present dissertation intends to analyze an energy efficiency solution applicable in a real situation. As such, the study of a real case is carried out, in which it is intended to evaluate the lighting conditions and needs existing in a supermarket.
The energy efficiency measures to be investigated focus on the applicability of LED lighting in this case study, verifying if this solution is feasible from an economic-financial point of view.
vii
Índice
Capítulo 1 - Introdução ... .1 1.1 Enquadramento ... 1 1.2 Objetivos ... 2 1.3 Motivações e Contribuições ... 2 1.4 Estrutura da Dissertação ... 3Capítulo 2 - Energia e Eficiência Energética ... 5
2.1 Enquadramento ... 5
2.2 Situação Energética em Portugal ... 7
2.2.1 Biomassa ... 14
2.2.2 Energia Eólica ... 15
2.2.3 Energia Geotérmica ... 16
2.2.4 Energia Hídrica ... 16
2.2.5 Pilha Combustível... 17
2.2.6 Energia dos Oceanos ... 17
2.2.7 Energia Solar ... 17
2.3 Situação Energética Europeia ... 18
2.4 Eficiência Energética... 19
2.4.1 Plano Nacional para a Eficiência Energética (PNAEE) ... 20
2.4.1.1 Legislação ... 21
2.4.1.2 Fundo de Eficiência Energética ... 22
2.4.1.3 Eco.AP... 23
2.4.2 Certificação Energética de Edifícios ... 23
2.4.3 Medidas de Eficiência Energética em Edifícios Habitacionais ... 24
2.4.4 Eletrodomésticos ... 25
2.4.5 Iluminação ... 26
2.4.6 Produção própria de energia ... 26
Capítulo 3 – Gestão energética de edifícios com elevados consumos energéticos ... 29
viii
3.2 Padrões de Consumo ... 30
3.3 Classificação Energética dos Edifícios ... 30
3.4 Auditorias Energéticas ... 31
3.4.1 Auditoria Simples ... 33
3.4.2 Auditoria Simples ... 33
3.4.3 Equipamentos a utilizar nas medições ... 33
3.5 Processos de Gestão ... 35
3.5.1 Gestão Técnica Centralizada ... 35
3.6 Sistemas de Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento (AVAC) ... 36
3.7 Estabilidade Térmica... 38
3.8 Balanço Energético ... 39
3.8.1 Verificação da transferência de Energia Reativa – Fator de Potência (FP)41 3.8.2 Controlo de Potência nas horas de ponta ... 42
3.9 Consciencialização dos Utilizadores ... 43
Capítulo 4 - Iluminação ... 45
4.1 Enquadramento ... 45
4.2 Grandezas e Conceitos Luminotécnicos ... 46
4.2.1 Fluxo Luminoso ... 46 4.2.2 Intensidade luminosa ... 47 4.2.3 Luminância ... 47 4.2.4 Iluminância ... 48 4.2.5 Eficiência Energética ... 49 4.3 Equipamentos auxiliares ... 49 4.3.1 Balastro ... 50 4.3.2 Arrancador ... 51 4.3.3 Ignitores ... 51 4.3.4 Condensadores ... 52 4.4 Tipo de Lâmpadas ... 52 4.4.1 Lâmpadas de Descarga ... 52
ix
4.4.2 Lâmpadas de Indução ... 53
4.4.3 Lâmpadas Incandescentes ... 54
4.4.4 Lâmpadas LED ... 55
4.5 Principais caraterísticas das lâmpadas ... 56
4.5.1 Temperatura de Cor (Tc) ... 57
4.5.2 Fluxo luminoso ... 57
4.5.3 Tipo de Casquilho ... 57
4.5.4 Classe de eficiência energética ... 59
4.5.5 Tempo médio de vida útil ... 59
4.5.6 Rendimento luminoso... 60
4.5.7 Índice de Restituição Cromática (IRC) ... 60
4.5.8 Ângulo de abertura do feixe luminoso ... 61
4.6 Eficiência Energética na Iluminação ... 62
4.6.1 Legislação Eficiência Energética ... 62
4.6.2 Classes energéticas de acordo com a eficácia das luminárias ... 64
4.6.3 Aplicação de Sistemas de Gestão na Iluminação ... 67
4.6.3.1 Aplicação de Sistemas de Gestão na Iluminação ... 67
4.6.3.2 Controlo de Luminosidade ... 68
4.6.3.3 Gestão Horária ... 70
4.6.3.4 Controlo integrado de luminosidade, presença e movimento ... 70
Capítulo 5 – Caso de Estudo ... 73
5.1 Enquadramento ... 73
5.2 Identificação do edifício ... 73
5.2.1 Classificação de locais ... 74
5.2.2 Alimentação energética ... 75
5.3 Caracterização da iluminação do edifício ... 75
5.4 Implementação de medidas de eficiência energética ... 81
5.4.1 Alteração de luminárias ... 82
5.4.2 Alteração de comandos de iluminação ... 86
5.5 Análise dos Custos e Consumos energéticos das soluções propostas ... 86
x
5.6.1 Análise da viabilidade económica da proposta ... 92
Capítulo 6 – Conclusões e Perspetivas de Trabalho Futuro ... 95
6.1 Conclusões ... 95
6.2 Perspetivas de Trabalho Futuro ... 97
Referências ... 99
Anexo A - Indicadores Financeiros ... 103
Anexo B - Indicadores Financeiros ... 105
Anexo C – Cálculo Custo e Consumo Energético Solução Existente... 106
Anexo D – Cálculo Custo e Consumo Energético Solução Proposta ... 109
Anexo F – Cálculo Custo e Consumo Energético Solução Final (Proposta e Aproveitamento de luminárias existentes ... 112
xi
Lista de Figuras
Figura 1 – Consumo energético por habitante ... 8
Figura 2 - Consumo energético/PIB em Portugal ... 9
Figura 3 - Consumo energia primária total e por tipo de fonte de energia [milhares de tep] ... 10
Figura 4 - Consumo energético de petróleo, por setor de atividade ... 10
Figura 5 - Evolução do consumo total de carvão em Portugal [tep] ... 11
Figura 6 - Consumo final de gás natural, por setor de atividade ... 12
Figura 7 - Dependência energética de Portugal ... 12
Figura 8 - Comparação da meta global de FER entre os países da UE-28 em 2014 ... 13
Figura 9 - Tipos de Biomassa e respetiva produção ... 15
Figura 10 - Produção energética europeia, por tipo de fonte ... 19
Figura 11 - Comparação temporal das metas impostas pelo PNAEE, nos respetivos setores ... 20
Figura 12 - Execução do PNAEE, nas metas impostas, por setor ... 21
Figura 13 - Repartição dos consumos de eletricidade, pelos usos finais, nas habitações ... 24
Figura 14 - Exemplo da etiquetagem europeia, nos eletrodomésticos ... 25
Figura 15 - Exemplo comparativo custo/poupança entre duas lâmpadas distintas ... 26
Figura 16 - Consumos energéticos nos edifícios ... 30
Figura 17 - Escala classificação das classes energéticas e respetivos graus de redução de escala... 31
Figura 18 - Sintetização Gestão Energética ... 33
Figura 19 - Energia existente no edifício ... 40
Figura 20 - Diagrama de Sankey ... 41
Figura 21 - Controlo potência nas horas de ponta ... 43
Figura 22 - Fluxo luminoso ... 46
Figura 23 - Intensidade Luminosa ... 47
Figura 24 - Luminância ... 48
Figura 25 – a) Iluminância b) Curvas Isolux ... 48
Figura 26 - Tipos de Balastros ... 50
Figura 27 - Lâmpadas de descarga ... 53
Figura 28 - Vantagens Lâmpadas LED ... 56
Figura 29 - Temperatura de Cor ... 57
Figura 30 - Etiquetagem de Lâmpadas ... 59
Figura 31 - Ângulo de abertura do feixe luminoso ... 61
Figura 32 - Diretivas classificação energética ... 65
Figura 33 - Detetores Volumétricos ... 68
Figura 34 - Controlo automático de luminosidade ... 69
Figura 35 - Classificação de locais ... 74
Figura 36 - Níveis de iluminância das respetivas luminárias ... 78
Figura 37 - Potências reais VS Potências estipuladas ... 79
Figura 38 - Consumo Energético Mensal ... 80
Figura 39 - Custo Energético Mensal ... 81
Figura 40 - Consumo Energético Mensal ... 88
xii
Figura 42 - Consumo Energético Mensal ... 89
Figura 43 - Custo Energético Mensal ... 90
Figura 44 - Cash-flow da solução proposta ... 93
xiii
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Equipamentos utilizados nas medições ... 34
Tabela 2 - Equipamento AVAC e soluções respetivas ... 37
Tabela 3 - Tipo de isolamento e solução que confere ... 39
Tabela 4 - Níveis de iluminância de acordo com a finalidade do local ... 49
Tabela 5 - Caraterísticas Lâmpadas de Indução ... 53
Tabela 6 - Caraterísticas Lâmpadas Incadescentes de Tungsténio ... 54
Tabela 7 - Caraterísticas Lâmpadas Incandescentes de Halogéneo ... 54
Tabela 8 - Caraterísticas Lâmpadas LED ... 56
Tabela 9 - Tipos de casquilhos usados nos diferentes tipos de lâmpadas ... 59
Tabela 10 - Classificação de lâmpadas consoante IRC ... 61
Tabela 11 – Diretivas de remoção de equipamentos ineficientes... 63
Tabela 12 - IEE lâmpadas direcionais ... 66
Tabela 13 - IEE lâmpadas não direcionais ... 67
Tabela 14 - Levantamento de luminárias existentes no edifício ... 77
Tabela 15 - Luminária proposta área de vendas e checkout ... 83
Tabela 16 - Luminária proposta entrada edifício ... 84
Tabela 17 - Luminária proposta zonas de não público e armazém ... 84
Tabela 18 - Luminária proposta escritórios ... 84
Tabela 19 - Luminária proposta para instalações sanitárias ... 85
Tabela 20 - Luminária proposta expositores frutas e legumes ... 85
Tabela 21 - Luminária proposta padaria e zonas de bancada ... 85
Tabela 22 - Interligação luminárias propostas com luminárias existentes ... 87
Tabela 23 - Mapa de Quantidades e Estimativa Orçamental da Solução Proposta ... 91
xv
Lista de Abreviaturas e Acrónimos
AQP Águas Quentes Pluviais AQS Águas Quentes Sanitárias AT Alta Tensão
AVAC Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado BT Baixa Tensão
BTE Baixa Tensão Especial BTN Baixa Tensão Normal
ENE Estratégia Nacional para a Energia ER Energias Renováveis
ETAR Estação de Tratamento de Águas Residuais EU União Europeia
FEE Fundo de Eficiência Energética FER Fonte de Energia Renovável FP Fator de Potência
FPC Fundo Português de Carbono GEE Gases com Efeito de Estufa GI Gestão de Iluminação
IEE Índice de Eficiência Energética
K Kelvin
MAT Muito Alta Tensão MT Média Tensão
PNAEE Plano Nacional de Eficiência Energética
PNAER Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis PPEC Plano de Promoção de Eficiência no Consumo
PIB Produto Interno Bruto
PRI Período de Recuperação do Investimento QE Quadro Elétrico
RSU Resíduos Sólidos Urbanos
SCE Sistema Nacional de Certificação Energética kW Quilowatt
xvi
kWh Quilowatt-hora TC Temperatura de Cor
TIR Taxa Interna de Rentabilidade EU União Europeia
URE Utilização Racional de Energia UV Ultra Violeta
VAL Valor Anual Líquido
W Watt
IP Índice de Proteção
1
Capítulo 1 - Introdução
1.1 Enquadramento
O crescimento populacional mundial e os consecutivos avanços tecnológicos fazem com que aumentem as necessidades energéticas e consecutivamente aumentem os consumos energéticos. São várias as consequências destes fatores, contudo a intensificação das emissões de Gases com Efeito de Estufa (GEE) e a escassez dos combustíveis fosseis têm sido a grande preocupação do conselho europeu e como tal são várias as medidas traçadas no sentido de promoverem uma Utilização Racional da Energia (URE).
A URE pretende reduzir os consumos energéticos, de forma a trazer benefícios económicos mantendo o mesmo nível de qualidade, conforto e produtividade. É portanto necessário realizar algumas alterações de forma a otimizar os processos, como tal são criadas diretivas e politicas energéticas de forma a impor o seu cumprimento de forma semelhante e global.
As políticas energéticas que visam alcançar um futuro sustentável têm sempre presente um pilar fundamental, a implementação de medidas de eficiência energética. Através desta estratégia é possível integrar benefícios económicos, energéticos e ambientais. Aliado à procura de fontes de energia alternativa, este pode ser o caminho correto para atingir os objetivos que o nosso país se propôs a cumprir. A oferta é diversificada e surgem cada vez mais alternativas de forma a otimizar os processos envolventes nos consumos energéticos. Como tal, os utilizadores em geral e as empresas
2
em particular têm necessidade de conhecer as soluções que podem adotar. As soluções devem portanto ser estudadas de acordo com cada situação em particular, de forma a serem adequadas e trazerem os benefícios específicos a cada caso [31].
As cidades inteligentes são um tema muitas vezes associado ao desenvolvimento de um futuro sustentável. As designadas Smart Cities permitem melhorar a sustentabilidade da cidade através da utilização de diversas tecnologias. O conceito desta temática centra-se em encontrar um ponto de equilíbrio entre a competitividade, a sustentabilidade e as necessidades da população, tendo em conta o planeamento e gestão da cidade, a população e as infraestruturas que possui [26], [27] e [36].
1.2 Objetivos
O objetivo central desta dissertação é a criação de um plano de otimização de forma a melhorar a eficiência energética. Para tal foi utilizado como caso de estudo um edifício destinado ao retalho de comércio alimentar – Pingo Doce, sendo realizada um análise das condições existentes de forma a formular soluções mais adequadas.
Através de algumas reuniões foi possível perceber o que a empresa pretendia e quais as áreas de intervenção. Após isto é feito o estudo da situação e proposto um conjunto de alternativas que possam ser adotadas.
A proposta do plano de otimização posteriormente será apresentada ao cliente de forma a este perceber quais as mais-valias que as medidas de eficiência energética trarão. Para a proposta apresentada será realizado um estudo da sua viabilidade financeira.
1.3 Motivações e Contribuições
A principal motivação para a escolha deste tema de trabalho é o facto de me interessar pela área da energia, pretender consolidar conhecimentos, bem como adquirir novos. Visto que a eficiência energética é um tema atual e com forte potencial em várias vertentes, merece uma atenção especial por parte dos utilizadores.
3
A possibilidade de realizar visitas a instalações nas quais a empresa opera e a oportunidade de tomar contato no terreno com a realidade, permite ter a perceção real da importância das necessidades existentes e do trabalho a desenvolver, assim como adquirir experiência.
A criação de uma alternativa que otimize a eficiência energética de um determinado edifício, é uma contribuição para a realização deste trabalho.
A apresentação destas soluções permite reduzir os gastos energéticos do edifício, trazendo assim melhorias energéticas, económicas e ambientais, melhorando também a imagem no mercado da empresa.
1.4 Estrutura da Dissertação
A presente dissertação além deste capítulo é constituída por mais cinco.
O capítulo dois faz uma abordagem referente ao estado da energia em Portugal e na Europa. Desenvolve-se igualmente neste capítulo o tema da eficiência energética.
O capítulo três apresenta de que forma se pode efetuar uma gestão energética dos recursos energéticos em edifícios que apresentem elevados consumos de energia elétrica. O capítulo quatro aborda o tema que maior destaque apresenta no caso de estudo, a iluminação. Desenvolvem-se neste capítulo todos os parâmetros relacionados com a iluminação.
O capítulo cinco apresenta o caso de estudo onde são apresentadas as soluções de iluminação existentes atualmente no edifício e a proposta de soluções LED. A solução proposta é apresentada com um estudo de viabilidade económica.
O capítulo 6 apresenta as conclusões retiradas e propõe-se trabalhos a desenvolver futuramente.
O anexo A apresenta as formulações necessárias para o cálculo do cash-flow. O anexo B apresenta os cálculos, tabelas, gráficos do cálculo do cash-flow. Os anexos D, E e F apresentam as tabelas, gráficos, cálculos do consumo e custo energético, da solução existente, proposta e a implementar, respetivamente.
5
Capítulo 2 - Energia e Eficiência
Energética
2.1 Enquadramento
A energia é essencial à subsistência humana e desde a pré-história que o Homem tem utilizado a mesma para diversos fins. Os combustíveis fósseis são em larga escala a resposta às necessidades energéticas de vários países, contudo as emissões de dióxido de carbono são cada vez mais nefastas para o meio ambiente, ocorrendo assim a necessidade de procurar fontes de energia alternativas. No que se refere à produção de energia elétrica, as energias renováveis estão em crescimento, indo ao encontro dos objetivos estabelecidos pela União Europeia (UE) [1].
A energia primária até chegar ao seu propósito final está sujeita a alterações, seja qual for a sua origem estas transformações acarretam custos. Os fatores económicos são sempre muito relevantes e na energia, onde as oscilações de preço são constantes, o panorama não é diferente. Se por um lado os recursos fósseis trazem aos países dependência económica, por outro as energias renováveis exigem grandes investimentos. Contudo obtém-se retorno do capital investido e possibilitam-se melhorias ambientais. À medida que se verifica o crescimento mundial, intensifica-se a procura e o consumo energético, existindo assim uma maior necessidade de se implementarem medidas de racionalização energética. A UE em 2011 possuía uma dependência energética de 53%, a maior parte do consumo energético da Europa verifica-se nos edifícios [32]. Porém neste continente o crescimento populacional tem sido em menor escala, em contrapartida
6
em 2055 é estimado que a Ásia possua, aproximadamente, 5 290 517,068 de habitantes. Este abrupto aumento da população desencadeia a procura de mais recursos, desde novas edificações à utilização de mais transportes, tudo leva a um amento do consumo energético. Cada vez se torna mais difícil dar resposta à elevada procura e efetuar uma racionalização correta dos recursos energéticos, prevenindo igualmente a degradação da camada de ozono provocada pela elevada emissão de GEE [2] e [3].
As energias renováveis são a grande aposta para contornar a dependência energética, assim como reduzir os efeitos ambientais negativos advindos dos combustíveis fósseis. Estas são consideradas energias limpas, devido à reduzida emissão de gases com efeitos de estufa e inesgotáveis visto que as suas fontes de obtenção, água, sol, vento, etc., são recursos infinitos. Além de não serem nefastas para o meio ambiente, também permitem reduzir a dependência energética dos países relativamente às grandes potências detentoras de recursos fósseis. Dentro das energias renováveis as que se destacam são a energia solar, a energia eólica, a energia hídrica, a energia geotérmica, biomassa, biogás e os recursos sólidos urbanos [4].
Energia eólica
A energia eólica tem como “matéria-prima” o vento que resulta das variações da pressão atmosférica de dois locais diferentes, podendo ser de três tipos, global, de superfície e local, sofrendo influências mediante as características do local, tais como a orografia e a rugosidade do solo. É através do aerogerador que é possível converter a energia proveniente do vento num binário que atua sobre as pás do rotor, onde é realizada a conversão da energia cinética em duas outras vertentes de energia, a mecânica e a elétrica [6]. A potência da massa de ar resultante da incidência do vento é dada pela seguinte fórmula:
𝑃 = 1
2 𝜌 𝑣3𝜋𝑟2 (2.1) P – Potência extraída do vento [W]
𝜌 - Densidade do ar [kg/m3]
v – velocidade do vento [m/s] 𝜋 – 3,14
7
Energia Geotérmica
A energia geotérmica permitir utilizar o calor proveniente do interior da terra, convertendo-o em energia elétrica, no caso de temperaturas superiores a 150ºC, se a temperatura for inferior a 100ºC a sua utilização será mais direcionada ao aquecimento e a processos industriais [6].
Energia Solar
O sol é a matéria-prima utilizada na energia solar que possui duas vertentes, a térmica e a fotovoltaica. Na energia solar térmica os raios solares incidentes são maioritariamente utilizados em sistemas de aquecimento e na produção de águas quentes sanitárias (AQS). O processo da transformação da energia solar em energia elétrica é realizado através do efeito Fotovoltaico, no qual os fotões incidentes no painel excitam os eletrões existentes nessa mesma estrutura [6].
Energia Hídrica
A energia hídrica permite transformar a energia potencial de uma determinada quantidade de água em energia cinética e posteriormente através da energia mecânica das turbinas é transformada em energia elétrica. Os aproveitamentos hídricos estão subdivididos de acordo com a potência instalada ou conforme a altura de queda de água [6].
2.2 Situação Energética em Portugal
São diversos os fatores que têm influência nos consumos energéticos dos países, tais como a economia, a dependência energética, a emissão de GEE, o número de habitantes, entre outros. Portugal é um país relativamente pequeno, com pouco poder económico e cujos valores demográficos e os consumos energéticos tem vindo a decrescer. A evolução do consumo energético por habitante, de 2005 a 2014, pode ser observado na figura 1 [6] e [8].
8
Através da análise do gráfico da figura 1 verifica-se que, de forma geral, todos os indicadores em causa têm vindo a decrescer ao longo dos anos. Observando cada fator de forma particular, constata-se que o número de população é constante até 2012 onde inicia um decréscimo. Relativamente aos consumos energéticos, o consumo de energia final por habitante e o consumo de energia primária por habitante, sofreram uma acentuada descida desde 2005 até 2014. O consumo de energia elétrica por habitante apresenta sempre valores superiores à linha da população, do consumo de energia final e primária por habitante, indicando que os consumos de energia elétrica são exagerados.
O PIB (Produto Interno Bruto) permite quantificar a riqueza monetária dos países visto que revela a produção de serviços e bens desse mesmo país num determinado período de tempo. Em 2016 o PIB de Portugal está estimado em 179.409,6 milhões de euros o que o coloca no décimo terceiro lugar do ranking europeu. Este indicador tem influência nos consumos energéticos, como podemos verificar através da figura 2 [35].
9
O PIB nacional tem sofrido ao longo dos anos algumas oscilações, sendo que as recessões económicas nacionais não permitem que existam valores muito elevados de Produto Interno Bruto. Os consumos de energia primária/PIB e de energia final/PIB sofreram desde o ano de 2005 até 2014 uma queda. Os valores de consumo de energia elétrica/PIB admitem valores mais favoráveis comparativamente com os restantes consumos, contudo desde 2010 apresentam uma ligeira descida. Em suma, a conjuntura económica do país tem influência direta nos gastos de energia, se a produção de bens e serviços não é favorável têm consequências diretas no setor energético. [7]
A energia primária é a primeira etapa da produção energética e os combustíveis fósseis continuam a ser para Portugal a principal forma de obtenção de energia. Observando o gráfico da figura 3 constata-se que efetivamente as fontes de obtenção de energia são maioritariamente fósseis, contudo as energias renováveis surgem como uma alternativa viável e com um forte potencial de crescimento. O petróleo destaca-se por ser a fonte de energia que regista maiores consumos, mas também por ser aquela que tem sofrido maior decréscimo [35].
10
O setor responsável pelo maior consumo de petróleo em 2014 foram os transportes, representam 74% do consumo total, seguido da indústria que possui 12%, a restante percentagem distribui-se pelo setor doméstico, agricultura e pescas e serviços, conforme se ilustra na figura 4.
Figura 3 - Consumo energia primária total e por tipo de fonte de energia [milhares de tep]
11
O carvão foi para Portugal, tal como para muitos outros países, a primeira fonte de energia, até 1890 o consumo de carvão era 35 vezes superior ao consumo de petróleo. Atualmente o panorama é diferente e o carvão é o recurso fóssil com menor consumo. O aumento e o decréscimo da sua procura em Portugal está diretamente relacionado com a disponibilidade de recursos naturais como a energia eólica e hídrica, pois este é utilizado maioritariamente na produção de energia elétrica. A figura 5 ilustra os consumos de carvão desde o ano de 2005 até 2014 [35].
Em 2010 registaram-se os valores mais baixos relativamente ao uso deste combustível. As centrais elétricas e o setor industrial são os únicos consumidores de carvão nacionais, em 2014 registaram consumos de 2 666.726 tep e 7.517 tep, respetivamente [7].
Foi a partir de 1997 que se iniciaram as importações de gás natural e este é o segundo combustível fóssil mais utilizado pelos portugueses. Em território nacional não existem jazidas de gás natural e este é importado de países como a Argélia e a Nigéria. O gás natural chega a Portugal através de um gasoduto vindo de Espanha, quando a sua origem é a Argélia, no caso da importação ser feita da Nigéria este vem maioritariamente em navios para o porto de Sines. Existem atividades setoriais que estão muito dependentes da utilização deste combustível, como é possível visualizar pela figura 6 [2].
12
Como se pode verificar pela figura 6, no decorrer dos anos de 2005 até 2014, o setor industrial e o doméstico são os maiores consumidores de gás natural, com uma percentagem de 67,8% e 17% respetivamente. Nos últimos anos tem-se verificado um aumento do preço deste recurso fóssil e o setor que sido mais afetado por estes aumentos é o doméstico, colocando Portugal 42,5% acima do preço médio da EU-28.
A dependência energética é a preocupação de muitos países e Portugal não é exceção, este ainda não possui capacidade de produzir energia sem necessitar de importar recursos fósseis. A figura 7, apresenta a variação da dependência energética nacional [35].
Figura 6 - Consumo final de gás natural, por setor de atividade
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No ano de 2005 Portugal possuía uma taxa elevada de dependência energética, rondando os 80 e 90%, impulsionando assim a criação de metas e desafios de forma a ver reduzida esta percentagem. A criação de fontes alternativas de obtenção de energia, tem vindo a permitir a redução da dependência energética, no ano de 2014 já é possível verificar uma redução de 16,4 p.p. em relação ao ano de 2005. Estima-se que com todas as metodologias adotadas, em 2030 a dependência energética do exterior seja de 68% [2].
Além de pretender diminuir a dependência energética do exterior, Portugal deseja igualmente reduzir as emissões de GEE, em que a combustão de combustíveis fósseis para a produção de eletricidade constituem uma das principais emissoras destes gases. As cheias, as secas, o degelo dos glaciares, o aumento da temperatura global, são alguns dos exemplos das consequências advindas do aquecimento global. Como tal a UE implementou algumas políticas de forma a reduzir estas emissões em 50% até 2050. As estratégias passam por realizar uma reavaliação do Protocolo de Quito, aperfeiçoar a eficiência energética, aumentar as fontes de energia renovável, incentivo para implementar tecnologias de captura e armazenamento de carbono (CCS), execução do Regime Europeu do Comércio de Licenças de Emissão (RCLE-UE). Observando a figura 8 verifica-se que a emissão nacional de GEE apresenta valores muito favoráveis, encontrando-se no sexto lugar da lista, levando a crer que a meta de redução de emissão de gases com efeito de estufa será atingida [2].
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Portugal possui uma posição geográfica privilegiada, situa-se no extremo sudoeste da Europa e as suas riquezas naturais são inúmeras. Banhado a sul e a oeste pelo oceano Atlântico, com aproximadamente 2500 a 3200 horas de sol anuais e com tantos outros recursos naturais como o vento, a biomassa e o calor proveniente da terra permitem-lhe a formulação de um futuro sustentável centrado nas energias renováveis. A utilização destes recursos naturais permite posteriormente convertê-los em energia elétrica ou calor, reduzindo a emissão dos GEE e permitindo uma maior poupança económica.
Atualmente o país possui nas energias renováveis, uma alternativa para produzir energia elétrica sem utilizar combustíveis fósseis e reduzir cada vez mais a dependência energética. Existem fontes de energia alternativa que se destacam pela adesão e pelo êxito que tem sido obtido através das mesmas [35].
A energia hídrica e eólica são as ER com maior capacidade instalada e são também as maiores produtoras de eletricidade nacional, permitindo assim a venda de eletricidade para o estrangeiro. É importante referir que a produção de energia elétrica tem permitido suprimir as necessidades energéticas nacionais em 95%. O Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis (PNAER) implementa determinados objetivos relativamente ao consumo de energia renovável por parte de Fontes de Energia Renovável (FER) em determinados setores, tais como o dos Transportes (FER-T), Eletricidade (FER-E) e Aquecimento e Arrefecimento (FER-A&A), até 2020. Tem-se verificado o cumprimento das metas propostas pela UE e 87% dos objetivos traçados até 2020 no decorrer do ano de 2014 já se encontram executados. Na figura 8 verifica-se as metas dos vários países em 2014 na utilização de FER. Portugal pretende ir além das metas impostas e tem feito vários esforços nesse sentido o que lhe confere um excelente lugar em relação aos restantes países europeus [7] e [30].
2.2.1 Biomassa
A biomassa é umas das fontes endógenas utilizadas em Portugal, estando presente em três tipos, Biomassa sólida, Biocombustíveis líquidos e Biocombustíveis sólidos. Visto que 38% do território nacional é composto por florestas, a Biomassa sólida poderia ser considerada uma boa aposta, contudo existem ainda bastantes obstáculos a este tipo de exploração. O facto de existirem poucos recursos extrativos, a existência de elevados
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encargos fiscais, o setor estar pouco estruturado, a elevada concorrência e o receio de apostar nesta indústria, fazem com que a Biomassa sólida não evolua. O panorama de produção de Biomassa sólida pode ser observado na tabela da figura 9.
Existe uma grande dificuldade em quantificar o potencial das florestas enquanto recurso energético, estimando-se que na realidade os valores sejam um pouco superiores aos apresentados, favorecendo assim o setor. As políticas energéticas formuladas têm tentado apoiar e valorizar a produção energética da Biomassa sólida, sendo a tarifa da energia elétrica produzida em centrais de biomassa florestal, superior à das centrais hídricas, eólicas, biogás de aterro ou de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU). Atualmente devem existir cerca de 12 centrais energéticas de biomassa sólida no país. Os biocombustíveis gasosos, ou também designado de Biogás, provenientes do setor agroalimentar, setor agropecuário, das ETAR’s e dos RSU’s, representam uma produção de energia elétrica nacional de aproximadamente 886 GWh/ano. O setor agropecuário representa cerca de 85% da produção energética associada ao Biogás, sendo as suiniculturas e os aterros os que contribuem em maior percentagem. Tal como acontece com a Biomassa, o Biogás apresenta pouco sucesso no consumo energético nacional, produzindo apenas aproximadamente 80 GWh. O Bioetanol e o Biodiesel, são os mais conhecidos Biocombustíveis líquidos, que permitem convertem açúcar ou amido e gordura vegetal ou animal, respetivamente, em energia elétrica. São vários os fatores responsáveis pelo insucesso desta alternativa energética, a inexistência de terrenos para fazer culturas com esta finalidade e os preços elevados dos biocombustíveis são uns dos exemplos [6].
2.2.2 Energia Eólica
A energia eólica surgiu em Portugal pela primeira vez nos Açores, em 1988 e neste momento já se pode observar parques eólicos em vários pontos do país.
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Aproximadamente 48% dos parques eólicos são de pequena dimensão que têm uma potência instalada máxima de 10 MW, apenas os parques eólicos com maior dimensão possuem potências instaladas superiores a 50 MW. No mix energético a energia eólica é uma das maiores produtoras de energia elétrica nacional [6].
2.2.3 Energia Geotérmica
A energia geotérmica em Portugal é convertida em energia elétrica apenas no arquipélago dos Açores, onde se verificam aproveitamentos a temperaturas superiores a 140ºC. A potência instalada mais elevada verifica-se na ilha de S. Miguel e a mais baixa no Corvo. Os restantes aproveitamentos verificados em território nacional são termais, a temperaturas mais baixas. Este tipo de energia pode ser mais rentabilizada, como tal devem ser atribuídos mais apoios e desenvolver mais centrais geotérmicas noutros pontos do país [6].
2.2.4 Energia Hídrica
As centrais hídricas realizam a produção de energia elétrica a partir da energia hídrica e em Portugal há na totalidade 4985 MW de potência instalada nas centrais hídricas existentes. Existem cerca de 32 aproveitamentos hídricos em território nacional e pretende-se aumentar este número. Cerca de 42% da eletricidade produzida em território nacional é proveniente desta fonte de energia renovável (ER). O país possui um forte potencial de exploração hídrica, sendo no Norte e no Centro do país que se concentra uma maior quantidade de centrais. No Sul existe ainda pouca exploração hídrica, todavia é nesta região que se encontra a maior barragem do país e da Europa Ocidental possuindo uma potência instalada de 520 MW. O processo moroso de licenciamento, as restrições ambientais, as dificuldades de ligação à rede, são alguns dos fatores que têm condicionado a criação de um mais barragens hidroelétricas. A energia hídrica apresenta resultados muito favoráveis, sendo que 42% da energia elétrica produzida em território nacional é proveniente desta fonte de ER [6].
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2.2.5 Pilha de Combustível
A obtenção de energia tendo como fonte o hidrogénio é ainda um processo muito desconhecido, que consiste na utilização de pilhas de combustível que devolvem vapor de água, permitindo a redução dos GEE. A principal aplicação será em motores como os dos automóveis, permitindo assim substituir o petróleo. O grande entrave encontra-se no facto deste elemento químico não se encontrar isoladamente na Natureza. Em Portugal este método é apenas observado em projetos de investigação ou de demonstração, contudo surgiu recentemente uma empresa que lançou a primeira pilha de combustível que pode ser utilizada em carrinhos de golfe, cadeiras de rodas, entre outas aplicações móveis. No futuro pretende-se que as pilhas de combustível sejam implementadas nos transportes públicos e nos restantes veículos de forma a acabar com a utilização do petróleo [6].
2.2.6 Energia dos Oceanos
A energia proveniente dos oceanos pode ser aproveitada de diferentes formas, tais como, correntes marítimas, energia associada ao potencial térmico (OTEC), energia das marés e a energias das ondas. Esta última apresenta maior potencial de exploração comparativamente aos outros subtipos de energia dos oceanos. Portugal possui uma vasta zona costeira, possuindo assim uma condição natural de aproveitamento desta energia muito favorável. Apenas 1% da energia que chega à costa é convertida em energia útil, o que é uma percentagem muito baixa em relação ao que poderia ser aproveitado desta fonte. As barreiras que mais se opõe à exploração desta ER são a falta de experiência em tecnologias de exploração offshore, trazendo assim dependência de tecnologia estrangeira e a transição da fase de testes para as condições reais é um processo dispendioso e que acarreta riscos. As centrais de coluna de água oscilante é uma tecnologia que Portugal domina e que associada a estruturas fixas permite conciliar a energia das ondas e a energia eólica offshore [6].
2.2.7 Energia Solar
O Sol emite para o planeta Terra uma gigantesca quantidade de energia, aproximadamente 1.5×1018 kWh por ano e como tal parte dessa radiação pode ser
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aproveitamento solar em relação a outros países europeus, como se pode verificar na imagem seguinte.
Dentro do país existem também zonas em que há uma maior incidência de radiações solares, sendo no sul onde se observa uma maior quantidade de receção de energia proveniente do Sol. Existem diferentes formas de realizar o aproveitamento da energia solar, sendo elas a energia solar passiva em que a energia é utilizada no aquecimento de edifícios e a energia solar ativa transforma a energia solar em duas outras formas de energia, a elétrica (fotovoltaica) e a térmica. A energia solar térmica é utilizada em setores como o doméstico, a indústria e serviços cuja aplicação passa maioritariamente pelo aquecimento de águas sanitárias (AQS) e pluviais (AQP). A energia solar fotovoltaica tem sido utilizada nas telecomunicações, na sinalização, em bombas de água e no fornecimento de eletricidade para áreas rurais isoladas [6].
2.3 Situação Energética Europeia
A Europa, tal como o resto do mundo, encontra-se numa situação de elevada procura energética e como ainda não é autossuficiente na produção da mesma fica sujeita a várias oscilações de preços, associados à forte dependência exterior de combustíveis fósseis. Como tal a UE formulou um conjunto de medidas de forma a ver solucionados os seus problemas energéticos e que deles advêm. As políticas energéticas criadas estão assentes em três importantes pilares, a sustentabilidade, segurança de aprovisionamento e a competitividade, permitindo aos cidadãos e às empresas um fornecimento de energia de forma segura, acessível e que respeite o meio ambiente [38].
A figura 10, apresenta a percentagem de produção de energia elétrica dos 28 países membros da EU, nas diferentes fontes de energia. Verificando-se que no ano de 2014 a produção de energia elétrica foi realizada em grande parte pela energia nuclear e por fontes de energia renováveis, sendo este um indicador da redução da taxa de consumo de combustíveis fósseis. As energias renováveis estão em forte expansão e são a grande aposta para alcançar o futuro sustentável, reduzindo a dependência energética e a emissão de GEE [2] e [32].
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2.4 Eficiência Energética
A eficiência energética pode iniciar-se em ações simples e de senso comum, tais como o simples apagar da luz quando não é necessária, o não deixar os aparelhos elétricos em stand-by, até grandes ações como a produção da própria eletricidade. Reduzir os consumos energéticos, assim como uma melhor racionalização da energia são fatores importantes para atingir a desejada eficiência. A energia antes de ser utilizada passa por um processo de transformação e em ambas as situações, transformação e utilização, ocorrem desperdícios que podem e devem ser evitados ou minimizados.
As alterações de hábitos de consumo energético, desde o setor habitacional até aos locais de trabalho, à indústria, aos serviços, em conjunto produzem grandes efeitos quer na poupança verificada na fatura da eletricidade, quer na proteção do ambiente. A aquisição de aparelhos adequados, assim como a correta utilização dos mesmos, alterar as tradicionais lâmpadas por outras mais económicas (por exemplo LED), a aplicação de peliculas eficientes nos edifícios que permitem reduzir os custos com os sistemas de AVAC, são alguns exemplos do que se pode fazer a favor da eficiência energética. São as ações diárias que definem o futuro, quanto mais cedo se adotarem as medidas certas, mais rapidamente se observam os resultados positivos. [31]
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Além das diretivas impostas pela UE, cabe a cada país planear os seus próprios objetivos em função do que pretende futuramente e Portugal deseja ir além das metas traçadas e obter reconhecimento internacional. Os principais objetivos da Estratégia Nacional para a Energia (ENE) são reduzir a dependência energética do exterior, assim como a redução da emissão de GEE, diversificar as fontes de energia primária, aumentar a competitividade económica e aumentar significativamente a eficiência energética, em particular no setor Estado [9].
2.4.1 Plano Nacional para a Eficiência Energética (PNAEE)
O PNAEE 2016 consiste numa revisão do PNAEE anterior de forma a aumentar a competitividade económica, com a redução dos custos, permitindo uma maior libertação dos recursos dinamizando a procura interna possibilitando um maior investimento. Este engloba um conjunto de 10 programas que incorporam um conjunto de medidas de melhoria da eficiência energética relacionadas com a procura energética de seis áreas específicas, Indústria, Transportes, Agricultura, Residencial e Serviços, Estado e Comportamentos.
As metas estão atribuídas a diferentes horizontes temporais, como se pode verificar na figura 11, e a execução do PNAEE é regulada por um conjunto de medidas, tais como a penalização no caso de equipamentos ineficientes, a realização de auditorias energéticas, a obrigatoriedade de etiquetas energéticas e a imposição de requisitos mínimos de classe de desempenho energético. O PNAEE engloba também mecanismo de diferenciação fiscal e apoios financeiros oriundos de fundos específicos para programas de eficiência
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energética, sendo eles o Fundo de Eficiência Energética (FEE), o Plano de Promoção da Eficiência no Consumo de Energia Elétrica (PPEC), Fundo Português de Carbono (FPC) e o Portugal 2020 [9].
Os resultados verificados para o PNAEE são muito satisfatórios, sendo que em alguns programas os efeitos são mais notórios e mais positivos do que noutros. Na tabela da figura 12, verifica-se a execução do plano relativamente às metas definidas pelo mesmo.
Em 2013 a execução total do PNAEE 2016 encontrava-se em 60% e as metas estipuladas para 2020 já verificam uma concretização na ordem dos 40%. Tudo isto são indicadores que o país se encontra no bom caminho e que o sucesso deste plano será alcançado [9] e [30].
2.4.1.1 Legislação
Existem um conjunto de diretivas formuladas de forma a garantir o cumprimento das normativas, assim como realizar eventuais correções. As diretivas existentes são as seguintes:
Diretiva 2012/27/UE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 25 de outubro – Diretiva de Eficiência Energética (EED)
Diretiva 2010/31/UE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 19 de maio – Diretiva do desempenho Energético dos Edifícios (EPBD)
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Diretiva 2010/30/UE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 19 de maio – Diretiva relativa à Etiquetagem Energética
Diretiva 2009/72/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 13 de julho – Regras comuns para o mercado interno da eletricidade
Diretiva 2009/73/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 13 de julho – Regras comuns para o mercado interno do gás natural
Lei n.º 82-A/2014, de 31 de Dezembro – Aprova as Grandes Opções do Plano para 2015
Decreto-Lei n.º 68-A/2015, de 30 de Abril – Transposição da Diretiva da Eficiência Energética (EED)
Decreto-Lei n.º 50/2010, de 20 de Maio – Cria o Fundo de Eficiência Energética previsto no Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética
Resolução do Conselho de Ministros n.º 20/2013, de 10 de abril – Aprova o PNAEE 2016
Resolução do Conselho de Ministros n.º 2/2011, de 12 de janeiro – Eco.AP Resolução do Conselho de Ministros n.º 80/2008, de 20 de maio – Aprova o
PNAEE 2008
Portaria n.º 26/2011, de 10 de Janeiro – Aprova a Regulamento de Gestão do Fundo de Eficiência Energética
Portaria n.º 1316/2010, de 28 de Dezembro – Regulamento da Estrutura de Gestão do PNAEE [9]
2.4.1.2 Fundo de Eficiência Energética
O FEE consiste num apoio financeiro para os programas e medidas estabelecidas pelo PNAEE. Este fundo está igualmente correlacionado com as estratégias adotadas por Portugal até 2020, permitindo o apoio a projetos que não estejam inseridos no PNAEE, contudo estes têm de comprovar o seu contributo para a eficiência energética. Estes projetos têm de pertencer predominante ao âmbito tecnológico nas áreas referentes aos Transportes, Residencial e Serviços, Indústria e Setor Público. O FEE pode também ser aplicado a ações de cariz transversal, tais como os comportamentos, a fiscalidade, incentivos e financiamento, tendo evidentemente de induzir a eficiência energética. Anualmente este fundo lança um conjunto de Avisos com o intuito de permitir a todos os possíveis beneficiários a possibilidade de efetuarem as suas candidaturas. Cada um dos
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avisos possui um público-alvo, os objetivos que pretende, o montante que será disponibilizado, posteriormente é realizada uma análise de forma a uma correta atribuição do fundo [9] e [30].
2.4.1.3 Eco.AP
Eco.AP ou Programa de Eficiência Energética na Administração Pública pretende obter até 2020 um nível de eficiência energética de 30% nos organismos e serviços da Administração Pública. Para tal a despesa pública deve-se manter, sem sofrer qualquer aumento e permitindo uma melhoria na economia das empresas de serviços energéticos. Os principais objetivos deste programa são a redução dos consumos energéticos nos serviços e organismos do Estado, diminuir a emissão de GEE e permitir um crescimento da economia, contribuindo para o PNAEE e o PNAER [9] e [30].
2.4.2 Certificação Energética de Edifícios
Os edifícios são responsáveis por 40% do consumo energético europeu, todavia este consumo pode ser reduzido para a metade se forem adotadas corretas medidas de eficiência energética. A UE criou assim uma diretiva referente ao desempenho energético verificado nos edifícios que implementa uma certificação energética dos mesmos. A nível nacional a certificação energética é aplicada em edificações novas ou reabilitadas, em edifícios publicitados é necessários a indicação da classe energética. Os edifícios de comércio e serviços assim como os respeitantes ao Estado, têm a obrigatoriedade de realizar avaliações periódicas do seu potencial e servirem como exemplo da certificação energética. Os certificados energéticos possuem um forte contributo para destacar a eficiência energética e o uso de ER nos edifícios, sendo estes distintos no caso de edificações habitacionais ou edificações destinadas a comércio e serviços.
A certificação energética é da inteira responsabilidade dos proprietários dos edifícios, sendo obrigatória em diversas situações. São abrangidos pelo SCE (Sistema Nacional de Certificação Energética) todos os edifícios novos; edifícios existentes que sofram intervenções de reabilitação cujo custo seja superior a 25 % do valor do edifício, nas condições definidas em regulamento próprio; edifícios destinados ao comércio e serviços, já existentes, com área interior útil de pavimento igual ou superior a 1000 m2,
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cobertas; edifício públicos que possuam uma área interior útil de pavimento ocupada por uma entidade pública e frequentemente visitada pelo público superior a 500 m2; edifícios
existentes, de habitação ou serviços, no ato da celebração de contratos de venda e de locação, incluindo o arrendamento, em que o proprietário deve ostentar o SCE ao potencial comprador, locatário ou arrendatário.
Os custos da certificação não são todos iguais, variam de acordo com as regras do mercado e efetivamente com a concorrência. É necessário o pagamento de uma taxa para efetuar o registo do SCE que é distinta para edifícios habitacionais e edifícios de serviço e comércio, variando de acordo com a sua tipologia e área, respetivamente. Os certificados possuem um prazo de validade, variando de acordo com a finalidade e estado do mesmo [9] e [40].
2.4.3 Medidas de Eficiência Energética em Edifícios Habitacionais
Existem diversos fatores que influenciam o consumo energético das habitações, tais como a zona onde se localiza, o isolamento, a qualidade da construção, o tipo de equipamentos que são utilizados, etc. A nível nacional o setor residencial é responsável por 17.7% do consumo de energia final, sendo 30% desta referente a eletricidade. Na figura 13 podemos verificar as variás formas de utilização energética nas habitações.
Grande parte desta energia é gasta nas cozinhas das habitações, nos eletrodomésticos e na iluminação. Existem medidas simples, sem custos adicionais, que permitem reduzir o consumo de energia entre 10% a 40%. As medidas podem ser adotadas nos
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eletrodomésticos, na iluminação, nos sistemas de aquecimento, no isolamento do edifício, nos sistemas de ar condicionado [11].
2.4.4 Eletrodomésticos
Os eletrodomésticos estão presentes em praticamente todas as divisões da habitação, sendo portanto um ponto crucial de implementação de medidas de eficiência energética. Atualmente todos os equipamentos possuem uma etiqueta energética que permite fornecer aos consumidores informações exatas, identificáveis e comparáveis relativamente aos consumos energéticos, desempenho e tantas outras informações relevantes. Estas etiquetas são simples e intuitivas, possuindo cores e letras de acordo com o grau de eficiência, sendo o verde-escuro representativo de maior eficiência e o vermelho de menor. A figura 14 representa o tipo de etiqueta energética que podemos observar neste tipo de equipamentos.
O sistema de etiquetagem é igual para todos os estados membros da UE, estando presente em frigoríficos, congeladores, combinados e garrafeiras frigoríficas, televisores, máquinas de lavar roupa e loiça. Optar por adquirir um eletrodoméstico de uma classe energética mais eficiente, permite economizar não só na fatura da eletricidade mas também poupar o ambiente [11].
26
2.4.5 Iluminação
A iluminação é parte integrante dos edifícios e é responsável por um consumo de aproximadamente 14% da eletricidade. É necessário ajustar as necessidades de iluminação às diferentes zonas do edifício pois nem todos os locais precisam da mesma
luminosidade, no mesmo período de tempo e com a mesma intensidade. Existem diferentes tipos de lâmpadas sendo eles, as lâmpadas incandescentes, as lâmpadas de halogéneo, as lâmpadas fluorescentes tubulares ou compactas e as lâmpadas LED. São as lâmpadas de halogéneo que possuem maiores consumos energéticos, com menor duração mas com menor custo. As lâmpadas LED são as que apresentam maior percentagem de poupança, contudo o seu custo é mais elevado comparativamente com os outros tipos. A figura 15 é ilustrativa de um exemplo prático e comparativo entre uma lâmpada incandescente de 60W e uma lâmpada económica de 11W.
O investimento inicial da compra de lâmpadas economizadoras, compensa evidentemente na poupança conseguida, portanto é a melhor opção quando se pretende o alcance da eficiência energética, neste exemplo prático [11].
2.4.6 Produção própria de energia
O aproveitamento dos recursos naturais para produzir a própria energia são uma excelente aposta para a eficiência energética. Portugal possui um programa designado “Renováveis na Hora” cujo fundamento é a promoção da substituição de energia não renovável para energia renovável. É possível realizar um aproveitamento da energia solar
27
que incide na estrutura do edifício, assim como aproveitar o vento para produção de energia eólica. As formas mais comuns de ER observáveis neste tipo de conceito, produção em pequena escala, para consumo do utilizador, são os painéis solares e as caldeiras de biomassa [11].
29
Capítulo 3 – Gestão energética de
edifícios com elevados consumos
energéticos
3.1 Enquadramento
A Utilização Racional de Energia (URE) é extremamente importante quando se pretende alcançar a eficiência energética e como tal uma correta gestão da energia utilizada é fundamental para atingir esse objetivo. Os edifícios de grandes dimensões possuem uma elevada necessidade energética, representam aproximadamente 40% da utilização total da energia mundial e emite 25% de CO2, através da implementação de
medidas corretas é possível realizar uma poupança económica e ambiental muito satisfatória. A identificação dos problemas é fundamental, só assim será possível a criação de soluções viáveis, como tal é imperativo efetuar uma correta avaliação e gestão energética dos edifícios.
A ineficiência energética é uma realidade que precisa de ser ultrapassada, como tal as medidas devem ser implementadas nos edifícios a ser construídos e realizaram-se reabilitações daqueles que já se encontram construídos mas com défice de eficiência. Sensibilizar os utilizadores para a utilização racional dos recursos que dispõe é extremamente importante pois só assim é possível colocar em funcionamento todas as outras medidas.
30
3.2 Padrões de Consumo
Tal como foi referido anteriormente, os edifícios constituem uma fonte de grande consumo energético, com tendência a aumentar de acordo com as necessidades das populações. Existem setores em que os consumos são mais elevados, sendo estes a prioridade na intervenção. Na figura 16, observa-se as secções que implicam maiores consumos nos edifícios.
Através da observação da figura, constata-se que a maioria da energia consumida nos edifícios é atribuída aos servidores e à iluminação, seguida do arrefecimento e equipamentos. É possível poupar cerca de 22% na utilização energética da iluminação, aquecimento de águas, ar condicionado e aquecimento. Os consumos associados a estes setores podem estar apenas relacionados com a incorreta consciência dos utilizadores, podendo ser facilmente alterada.
A nível nacional 60% do consumo total da eletricidade é atribuído aos edifícios, estima-se que seja possível reduzir para metade o consumo energético através da adoção de medidas de eficiência energética. Estas medidas podem ser implementadas em edifícios novos, assim como realizar uma reabilitação de edifícios já existentes [33].
3.3 Classificação Energética dos Edifícios
Atualmente os edifícios, tais como os eletrodomésticos, também podem ser classificados por grau de eficiência. Como tal Portugal adotou a diretiva comunitária
31
europeia e criou o Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios, que se rege pelo Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços.
Os Edifícios são classificados de acordo com o seu desempenho energético e com o seu grau de necessidade de energia primária. A figura 17 representa a escala de classes energéticas e os respetivos graus de redução entre classes.
A escala está definida de A a F, sendo o A+ representativo de maior eficiência e o F de
menor. Em edifícios novos esta escala reduz-se a apenas dois patamares, o A+ e o B-,
edifícios sujeitos a grandes intervenções possuem o limiar C e todos os edifícios já existentes podem admitir qualquer classe energética.
Os SCE são importantes pois contêm informação relevante referente a todos os intervenientes. Indicam o desempenho energético permitindo assim efetuar comparações e selecionar de acordo com a classe energética mais favorável, mostram um conjunto de medidas de melhoria para alcançar a eficiência energética e assim reduzir os consumos [33].
3.4 Auditorias Energéticas
Para obter uma eficaz gestão energética do edifício é indispensável racionalizar os recursos disponíveis e controlar de forma rigorosa os consumos energéticos. Uma boa contabilidade energética não é suficiente, é necessário complementar com as auditorias energéticas que irão permitir realizar um correto planeamento energético do edifício.
Com estas auditorias pretende-se ver resolvidas questões como, onde é consumida maior quantidade de energia, como e porque esta é consumida, para posteriormente analisar e definir as melhores soluções a aplicar a cada situação. Este processo
encontra--25% -25% -25% -50% -50% -50% -50%
32
se subdividido em diferentes fases, sendo elas, planeamento, trabalho de campo, tratamento da informação recolhida e elaboração do relatório final.
No planeamento é realizada uma recolha de informação e análise do sistema produtivo e energético. É realizada uma preparação para iniciar a fase seguinte.
No trabalho de campo adquire-se informação relativa à condição energética da empresa, nomeadamente de que forma a energia é utilizada e de que tipo é, são estabelecidos os fluxos de energia, o processo de produção é analisado, são colocados equipamentos de registo e de obtenção de dados para monitorizar as cargas elétricas, efetua-se a medição dos consumos e dos parâmetros relativos à qualidade energética e os custos associados.
O tratamento da informação recolhida envolve o estabelecimento de relações entre os consumos energéticos e a produção ou sistema de funcionamento da instalação, desenvolvem-se hipóteses de melhorar o rendimento energético, efetua-se o balanço energético de forma a elaborar o Diagrama de Sankey. Todos os dados são observados de forma a desenvolver um conjunto de estratégias e ações para poder tirar o maior proveito energético no edifício.
No relatório final deve constar toda a informação obtida ao longo do processo, nomeadamente:
A análise da situação energética do edifício;
As situações encontradas / observações e medições realizadas no trabalho de campo;
A determinação de consumos específicos de energia por cada instalação e no total, referir as operações e os equipamentos com maior consumo de energia e compará-los com valores de referência; A identificação das anomalias e respetivas propostas das medidas de
conservação de energia, com a indicação dos valores associados aos respetivos investimentos.
33
A figura 18, apresenta uma sintetização da gestão energética.
3.4.1
Auditoria Simples
A auditoria simples tem por base a análise da faturação energética do edifício, a nível da eletricidade, água e dos diferentes combustíveis utilizados. São realizadas comparações entre medições efetuadas ou com consumo total do edifício com curvas de consumo padronizado. Este tipo de auditorias podem ser suficientes no caso de pretendermos apenas o cumprimento da legislação, contudo não é suficiente para determinar a melhor solução técnico/económica.
3.4.2
Auditoria Simples
Este tipo de auditorias são mais técnicas e vêm completar as auditorias simples, acrescentando a estas um controlo e observação aprofundados de todos os sistemas que estejam interligados à utilização de energia, direta ou indiretamente.
3.4.3
Equipamentos a utilizar nas medições
Para adquirir o conjunto de dados necessários para realizar as auditorias, é necessário utilizar o equipamento adequado para o efeito, como a tabela 1 apresenta o conjunto de equipamentos que podem ser utilizados.
![Figura 3 - Consumo energia primária total e por tipo de fonte de energia [milhares de tep]](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/123dok_br/15906862.1092145/34.892.212.680.151.532/figura-consumo-energia-primária-total-fonte-energia-milhares.webp)
![Figura 5 - Evolução do consumo total de carvão em Portugal [tep]](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/123dok_br/15906862.1092145/35.892.111.783.338.563/figura-evolução-do-consumo-total-carvão-portugal-tep.webp)
