Eficiência energética e integração de energias renováveis...

Departamento

de Engenharia Electrotécnica

EEffiicciiêênncciiaa eenneerrggééttiiccaa ee iinntteeggrraaççããoo ddee eenneerrggiiaass

rreennoovváávveeiiss eemm eeddiiffíícciiooss

Relatório de Estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em

Automação e Comunicações em Sistemas de Energia

Autor

Diogo Filipe Carvalho Costa

Orientadores

Dulce Helena de Carvalho Coelho

Manuel Maria Abranches Travassos Valdez

Instituição

IPC – Instituto Politécnico de Coimbra

Coimbra, dezembro 2012

Eficiência energética e integração de energias renováveis AGRADECIMENTOS

Diogo Filipe Carvalho Costa i

AGRADECIMENTOS

Uma dissertação, apesar do processo solitário a que qualquer literato está destinado, reúne contributos de várias pessoas. Desde o início do mestrado, contei com a confiança e apoio de inúmeras pessoas e Instituições. Sem os contributos descritos, esta dissertação não teria sido possível.

Aos Professores Mestres Dulce Helena de Carvalho Coelho e Manuel Maria Abranches Travassos Valdez, orientadores da dissertação, agradeço o apoio, a partilha do saber e as valiosas contribuições para o trabalho, mas agradeço, sobretudo, por me continuarem a acompanhar nesta jornada e por estimularem o meu interesse pelo conhecimento.

No âmbito de estágio, o meu agradecimento especial é dirigido ao Engenheiro Pedro Cunha, por ter proporcionado experienciar a realidade de um profissional, enquadrado numa equipa que fomentou uma oportunidade ímpar de crescimento a nível pessoal e de enquadramento da realidade do mercado de trabalho. A todos, muito obrigado pela oportunidade de aprender e contribuir para um crescimento mútuo.

Não apenas a nível de enquadramento Institucional, a minha gratidão vai igualmente dirigida a todos os meus familiares e amigos pelo incentivo, apoio e compreensão recebidos ao longo destes anos. Com um enfoque especial, agradeço aos meus pais pela preocupação demonstrada e sacrifícios a que dispuseram.

O meu profundo e sentido agradecimento a todas as pessoas que contribuíram para a concretização desta dissertação, estimulando-me intelectual e emocionalmente.

Eficiência energética e integração de energias renováveis RESUMO

Diogo Filipe Carvalho Costa iii

RESUMO

Este relatório tem como principal objetivo a descrição do trabalho realizado durante o período de estágio, com a duração de 1080 horas, que decorreu na empresa DAPE, situada na cidade de Braga. A DAPE é uma empresa certificada ESE (Empresa de Serviços Energéticos) com atuação nas áreas de energias renováveis, eficiência energética, certificação energética e domótica.

O relatório inclui o enquadramento das várias atividades desenvolvidas nas áreas das energias renováveis, da eficiência energética e das auditorias energéticas. É ainda apresentada uma descrição dos trabalhos desenvolvidos durante o estágio, que incluem o dimensionamento e o acompanhamento de obras no terreno, nomeadamente: o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos (sistemas isolados, sistemas ligados à rede e sistemas híbridos); avaliação de medidas de eficiência energética a serem implementadas nos setores residencial e industrial; a realização de auditorias energéticas no setor industrial. Para tal, foi necessário identificar e caracterizar as soluções tecnológicas existentes e efetuar um estudo da aplicação da regulamentação em vigor.

O estágio teve como objetivo a integração no mundo do trabalho, o que obrigou a assumir responsabilidades, a aplicar os conhecimentos teóricos em situações práticas, a desenvolver capacidades de decisão e a superar desafios propostos.

Palavras chave: Auditoria Energética; Eficiência Energética; Sistemas Fotovoltaicos.

Eficiência energética e integração de energias renováveis ABSTRACT

Diogo Filipe Carvalho Costa v

ABSTRACT

This report aims at presenting the description of the work developed during the training phase

held in DAPE, a company located in Braga, over a period of 1080 hours. The DAPE is a

certified ESCO (Energy Services Company) with expertise in the areas of renewable energy,

energy efficiency, energy certification and automation.

The report presents the framework of the various activities performed in the field of

renewable energy, energy efficiency and energy audits. A description of the work carried out

during this training phase is also provided, that include the design and monitoring of real

projects, namely: sizing of photovoltaic systems (isolated systems, systems connected to the

electric grid and hybrid systems); the evaluation of efficient energy measures to be

implemented in the residential and industrial sectors; energy audits conducted in the industrial

sector. For this, it was necessary to identify and characterize the existing technological

solutions and study the implementation of the existing regulations.

The main purpose of this training phase was to allow for the integration in the real labor

market, forcing us to assume responsibilities, to apply theoretical knowledge in real

situations, to develop decision's skills and to overcome the challenges faced.

Keywords: Energy Audit; Energy Efficiency; Photovoltaic Systems

Eficiência energética e integração de energias renováveis ÍNDICE

Diogo Filipe Carvalho Costa vii

ÍNDICE

AGRADECIMENTOS ............................................................................................................................................. i

RESUMO ......................................................................................................................................................... iii

ABSTRACT .......................................................................................................................................................... v

ÍNDICE ........................................................................................................................................................ vii

ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................................................................... ix

ÍNDICE DE TABELAS ......................................................................................................................................... xi

ÍNDICE DE GRÁFICOS ..................................................................................................................................... xiii

SIMBOLOGIA ........................................................................................................................................................ 1

ABREVIATURAS .................................................................................................................................................. 1

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................. 1

1.1 Contexto da intervenção – caracterização institucional ....................................................................... 2

1.2 Enquadramento do estágio ................................................................................................................... 3

1.3 Estrutura do relatório ........................................................................................................................... 3

2 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ........................................................................ 5

2.1 Sistema Elétrico Nacional .................................................................................................................... 5

2.2 Uso das Energias Renováveis em Portugal .......................................................................................... 7

2.3 Sistemas Solares Fotovoltaicos .......................................................................................................... 11

2.3.1 Descrição do funcionamento dos sistemas fotovoltaicos ................................................ 13

2.3.2 Principais aplicações de sistemas fotovoltaicos .............................................................. 14

2.4 Dimensionamento de um sistema autónomo ..................................................................................... 15

2.4.1 Dimensionamento dos painéis solares ............................................................................. 15

2.4.2 Dimensionamento da bateria de acumuladores ............................................................... 16

2.4.3 Regulador de carga .......................................................................................................... 17

2.4.4 Inversor ........................................................................................................................... 18

2.4.5 Orçamento do sistema solar fotovoltaico isolado ............................................................ 18

2.5 Dimensionamento de um sistema híbrido .......................................................................................... 19

2.5.1 Dimensionamento do sistema fotovoltaico...................................................................... 19

2.5.2 Dimensionamento das baterias ........................................................................................ 20

2.5.3 Dimensionamento do inversor ......................................................................................... 20

2.6 Dimensionamento de um sistema ligado à rede ................................................................................. 21

2.6.1 Seleção dos módulos fotovoltaicos ................................................................................. 21

viii

2.6.2 Conceção do sistema fotovoltaico ................................................................................... 22

2.6.3 Dimensionamento do sistema fotovoltaico ...................................................................... 23

2.7 Brochuras ........................................................................................................................................ 24

3 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ......................................................................................................................... 25

3.1 Iluminação ........................................................................................................................................ 26

3.2 Força Motriz....................................................................................................................................... 27

3.3 Compensação do fator de potência .................................................................................................... 28

3.4 Implementação de medidas eficiência energética .............................................................................. 29

3.4.1 Iluminação ....................................................................................................................... 31

3.4.2 Aspiração e ventilação ..................................................................................................... 31

3.4.3 Força motriz ..................................................................................................................... 32

3.4.4 Bateria de condensadores ................................................................................................ 32

3.4.5 Análise das medidas tomadas .......................................................................................... 32

4 AUDITORIAS ENERGÉTICAS ..................................................................................................................... 35

4.1 Definição de auditoria energética ....................................................................................................... 35

4.2 Objetivos gerais de uma auditoria energética .................................................................................... 35

4.3 Execução de uma auditoria energética ............................................................................................... 36

4.3.1 Contabilidade energética ................................................................................................. 36

4.3.2 Exame à instalação .......................................................................................................... 47

4.3.3 Medidas de utilização racional de energia ....................................................................... 55

5 CONCLUSÃO ................................................................................................................................................. 57

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................................................... 59

ANEXOS ......................................................................................................................................................... 61

Eficiência energética e integração de energias renováveis ÍNDICE DE FIGURAS

Diogo Filipe Carvalho Costa ix

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 – Organização do Sistema Elétrico Nacional (SEN) .............................................................................. 5

Figura 2.2 – Microgeração instalada pela DAPE .................................................................................................. 12

Figura 2.3 – Sistema fotovoltaico isolado ............................................................................................................. 14

Figura 2.4 – Sistema fotovoltaico conetado à rede ................................................................................................ 15

Figura 2.5 – Painel fotovoltaico JKM-180M ......................................................................................................... 16

Figura 2.6 – Regulador de carga Steca Solsum 6.6c ............................................................................................. 17

Figura 2.7 – Inversor Steca AJ 600-24 .................................................................................................................. 18

Figura 2.8 – Orçamento do sistema isolado........................................................................................................... 18

Figura 2.9 – Aspeto do sistema isolado ................................................................................................................. 18

Figura 2.10 – Painel fotovoltaico Sharp ND-R245A5 ........................................................................................... 19

Figura 2.11 – Bateria Midac gel OPZV ................................................................................................................. 20

Figura 2.12 – Inversor SMA Sunny Island 3324 ................................................................................................... 21

Figura 2.13 – Instalação de inversores por fileira .................................................................................................. 22

Figura 2.14 – Inversor Danfoss TLX Pro 15 ......................................................................................................... 23

Figura 2.15 – Minigeração fotovoltaica instalada pela DAPE .............................................................................. 24

Figura 3.1 – Compensação da energia reativa ....................................................................................................... 29

Figura 4.1 – Medições do consumo da fábrica ...................................................................................................... 48

Eficiência energética e integração de energias renováveis ÍNDICE DE TABELAS

Diogo Filipe Carvalho Costa xi

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 2.1 – Dependência energética dos países europeus...................................................................................... 6

Tabela 2.2 – Necessidades energéticas do sistema isolado.................................................................................... 15

Tabela 2.3 – Características das baterias ............................................................................................................... 17

Tabela 3.1 – Níveis de iluminância necessários por setor de atividade ................................................................. 27

Tabela 3.2 – Consumos da empresa ...................................................................................................................... 30

Tabela 3.3 – Encargos com a energia por tipo de utilização ................................................................................. 31

Tabela 3.4 – Análise das reduções obtidas através das medidas tomadas ............................................................. 33

Tabela 3.5 – Valores de redução do consumo de energia ...................................................................................... 33

Tabela 4.1 – Dados de horários de trabalho e produção por mês .......................................................................... 37

Tabela 4.2 – Distribuição da iluminação ............................................................................................................... 39

Tabela 4.3 – Repartição da potência elétrica e energia relativa à iluminação pelas diferentes secções da fábrica 40

Tabela 4.4 – Quantidade de lâmpadas fluorescentes tubulares instaladas ............................................................. 40

Tabela 4.5 – Resumo por tipo de carga ................................................................................................................. 41

Tabela 4.6 – Resumo por secção ........................................................................................................................... 41

Tabela 4.7 – Repartição da energia consumida pelo respetivo período horário .................................................... 43

Tabela 4.8 – Repartição de consumos e produções ............................................................................................... 43

Tabela 4.9 – Resumo características elétricas ....................................................................................................... 54

Tabela 4.10 – Resumo qualidade da onda de tensão ............................................................................................. 55

Tabela 4.11 – Medidas de racionalização energética propostas ............................................................................ 55

Eficiência energética e integração de energias renováveis ÍNDICE DE GRÁFICOS

Diogo Filipe Carvalho Costa xiii

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 2.1 – Evolução do consumo de energia primária em Portugal ................................................................... 8

Gráfico 2.2 – Fontes renováveis de produção de energia elétrica em Portugal ....................................................... 9

Gráfico 2.3 – Produção de energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis em Portugal ........................ 9

Gráfico 2.4 – Produção de energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis por distrito ........................ 10

Gráfico 2.5 – Potência licenciada ao longo dos trimestres em Portugal ................................................................ 11

Gráfico 3.1 – Repartição dos consumos no setor da indústria e no setor terciário ................................................ 27

Gráfico 3.2 – Consumos desagregados por utilização ........................................................................................... 30

Gráfico 3.3 – Consumo após imposição das medidas propostas ........................................................................... 32

Gráfico 3.4 – Estudo comparativo de consumos de energia .................................................................................. 34

Gráfico 4.1 – Evolução da produção mensal (kg/mês) .......................................................................................... 37

Gráfico 4.2 – Evolução da produção média horária .............................................................................................. 38

Gráfico 4.3 – Custo mensal de eletricidade (em euros) ......................................................................................... 42

Gráfico 4.4 – Relação temporal do consumo da eletricidade e da produção ......................................................... 44

Gráfico 4.5 – Reta de regressão linear Energia vs Produção ................................................................................. 45

Gráfico 4.6 – Curva de consumo específico em relação à produção ..................................................................... 46

Gráfico 4.7 – Curva de custo específico em relação à produção ........................................................................... 47

Gráfico 4.8 – Evolução das amplitudes das tensões simples eficazes nas três fases ............................................. 49

Gráfico 4.9 – Evolução da frequência ................................................................................................................... 49

Gráfico 4.10 – Evolução das amplitudes das correntes nas três fases ................................................................... 50

Gráfico 4.11 – Evolução da potência ativa ............................................................................................................ 51

Gráfico 4.12 – Diagrama de cargas no dia 4 de abril de 2012 (quarta-feira) ......................................................... 51

Gráfico 4.13 – Evolução da potência aparente ...................................................................................................... 52

Gráfico 4.14 – Evolução do fator de potência indutivo ......................................................................................... 52

Gráfico 4.15 – Evolução do fator de potência capacitivo ...................................................................................... 53

Gráfico 4.16 – Evolução da taxa de distorção harmónica em tensão e da taxa de distorção harmónica em corrente ............................................................................................................................................................................... 54

Eficiência energética e integração de energias renováveis SIMBOLOGIA

Diogo Filipe Carvalho Costa 1

SIMBOLOGIA

CO2 – Dióxido de Carbono

DC e CC – Corrente Contínua

AC – Corrente Alternada

K1 – Perdas no sistema

K2 – Fator de correção de radiação solar

Kc – perdas no cabo

Ppv – Potência gerador fotovoltaico

Pmáx – Potência máxima

Vm – Tensão de máxima potência

Im – Corrente de máxima potência

Voc – Tensão circuito aberto

Icc – Corrente curto-circuito

b – Consumo fixo de energia mensal

m – Valor necessário para produzir uma unidade do produto

Eficiência energética e integração de energias renováveis ABREVIATURAS


ABREVIATURAS

AVAC – Aquecimento Ventilação e Ar Condicionado

BT – Baixa Tensão

DGEG – Direção Geral Energia Geologia

EOL – Eólica

ESE – Empresa Serviços Energéticos

FBFM – Fluorescente T8 com Balastro Ferromagnético

GEE – Gases Efeito Estufa

FV – Fotovoltaico

MPPT – Maximum Power Point Tracking

MT – Média Tensão

MTD’s – Melhores Tecnologias Disponíveis

PAEE-UE – Plano Nacional para a Eficiência Energética da União Europeia

PCH – Pequenas Centrais Hídricas

PIB – Produto Interno Bruto

PNAEE – Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética

PNALE’s – Planos Nacionais de Atribuição de Licenças de Emissão

PRE – Produtor Regime Especial

QGBT – Quadro Geral de Baixa Tensão

REN – Rede Elétrica Nacional

RSU – Resíduos Sólidos Urbanos

SEI – Sistema Elétrico Independente

SEN – Sistema Elétrico Nacional

SENV – Sistema Elétrico Não Vinculado

SEP – Sistema Elétrico Serviço Público

SGCIE – Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia

SRM – Sistema Registo Microprodução

CAPÍTULO 1


1 INTRODUÇÃO

O Pacote Energia/Clima para 2020 da Comissão Europeia, dando cumprimento aos compromissos assumidos pelo Conselho Europeu de Março de 2007, apresenta um ambicioso conjunto de propostas no domínio da luta contra as alterações climáticas e da promoção das energias renováveis, do qual constam propostas legislativas que fornecem os instrumentos necessários ao cumprimento das metas assumidas para 2020: redução de 20% dos gases com efeito de estufa face aos valores de 1990; aumento da quota-parte das energias renováveis no consumo de energia para 20%; aumento da eficiência energética em 20%.

Neste âmbito, para Portugal é definida uma meta de uma quota de 31% de energia de Fontes de Energia Renováveis (FER) no consumo final de energia, além de uma meta de 10% de energias renováveis nos transportes; esta ultima comum a todos os Estados Membros.

A promoção dos vários vetores renováveis tem sido o centro das atenções do Governo Português, com o objetivo de atingir as metas impostas e como uma contribuição para a redução da dependência energética. As metas nacionais para cada uma das tecnologias de energia renovável estão definidas no Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis. No Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética (PNAEE) o Governo Português incluiu o “Renováveis na Hora e Programa Solar”, um programa orientado para a maior penetração de energias renováveis nos sectores residencial e de serviços.

O sector da eletricidade foi o que revelou maior penetração e aumento em matéria de incorporação de FER na geração de energia, a partir de instalações de menores dimensões (microprodução e miniprodução). O licenciamento desta atividade de produção de eletricidade, por intermédio de instalações de pequena potência com possibilidade de entrega de energia à rede elétrica pública está regulado por leis específicas. O Decreto-lei nº 363/2007 estabelece o regime jurídico aplicável à microprodução, tendo alguns aspetos sido modificados por legislação mais recente (Decreto-lei nº 118-A/2010), nomeadamente, o montante anual de energia entregue à rede e o regime bonificado de remuneração. A miniproducão é regulada pelo Decreto-lei nº 34/2011, o qual estabelece o regime jurídico aplicável à produção de eletricidade, a partir de recursos renováveis, baseada numa só tecnologia de produção cuja potência de ligação à rede seja igual ou inferior a 250 kW.

A eficiência energética tem sido objetivo de aposta por parte do mercado do setor da energia. Com a situação financeira que o país atravessa, a busca da minimização da fatura energética por parte dos consumidores é cada vez mais frequente, tanto no setor residencial, como no setor dos serviços, como ainda por parte do setor industrial, mesmo que essa redução exija investimento.

O aumento da eficiência no uso da energia é uma das formas mais eficazes para melhorar a segurança do abastecimento energético e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. A

Introdução

2

eficiência energética terá ainda impactos positivos no que respeita às importações de combustíveis fósseis, na promoção da competitividade económica e no estímulo do desenvolvimento de novos mercados de tecnologias e produtos energeticamente eficientes.

O Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética integra políticas e medidas de eficiência energética, incluindo todos os setores de atividade e agrupando as medidas em doze programas específicos.

A promoção da eficiência energética constitui um dos cinco eixos principais em que assenta a Estratégia Nacional para a Energia 2020 (ENE 2020) (Resolução do Conselho de Ministros nº 29/2010). A ENE 2020 promove a eficiência energética através da aposta em medidas comportamentais e fiscais, assim como em projetos inovadores, nomeadamente na iluminação pública e na gestão energética dos edifícios.

A redução dos consumos de energia e o incremento da produção com bases em fontes renováveis, além do impacto positivo na fatura mensal dos consumidores, acarreta impactos positivos adicionais: redução das importações de energia primária e redução das emissões de gases de efeito de estufa, indo ao encontro das metas estabelecidas para Portugal pela legislação Europeia.

1.1 Contexto da intervenção – caracterização institucional

A DAPE, empresa onde decorreu o estágio e no qual o Eng. Pedro Cunha é a entidade responsável, está situada na estrada nacional 101, nº466, Nogueira, Braga.

Fundada em 2000 a DAPE posiciona-se na área de Serviços Energéticos. Iniciou a sua atividade no ramo de Instalações Elétricas e posteriormente Domótica, Eficiência e Certificação Energética.

Nos últimos anos a DAPE especializou-se na área das Energias Renováveis, obtendo, em 2007, a sua acreditação pela Direção Geral de Energia e Geologia, certificando-a como uma Empresa de Serviços Energéticos (ESE). A equipa integrada na empresa explanada é caracterizada pelo seu dinamismo, pela sua elevada qualificação, crescendo de forma sustentável, obtendo, em 2010, o estatuto de PME Líder.

A qualidade das soluções entregues e a satisfação dos seus clientes são valores sempre presentes.

A população-alvo da DAPE subdivide-se em dois grupos no qual erige a sua missão. O primeiro contempla o setor industrial, no qual a aplicação de medidas energéticas, como por exemplo: a instalação de sistemas de microgeração e minigeração, aplicação de medidas de eficiência energética, instalação de sistemas de vigilância e aplicativos de domótica.

CAPÍTULO 1


O segundo grupo circunscreve-se numa intervenção idêntica ao grupo anterior mas dirigido ao setor residencial.

1.2 Enquadramento do estágio

Após o conhecimento da realidade da empresa e das diversas áreas de intervenção, iniciou-se o estágio, com maior incidência na área das auditorias energéticas, da eficiência energética e dos sistemas solares fotovoltaicos.

O principal objetivo na realização deste estágio foi a possibilidade de desenvolver diversos projetos, privilegiando a sua aplicação prática e com isso ter um maior e melhor conhecimento prático.

Na fase inicial do estágio, para uma melhor adaptação à empresa, foram identificadas e caracterizadas as soluções tecnológicas existentes nas áreas de intervenção da empresa, complementando com um estudo referente à regulamentação em vigor. Assim, foi possível identificar e analisar os diversos grupos de clientes que recorrem aos serviços da DAPE, bem como averiguar a forma de trabalho da empresa e estudar as diferentes metodologias e materiais de aplicação nos sistemas solicitados.

Com uma visão mais alargada e aprofundada sobre as áreas de intervenção, iniciou-se de imediato a parte mais prática do estágio, ou seja, o dimensionamento dos sistemas fotovoltaicos e sistemas de eficiência energética que foram solicitados. Posteriormente, o estagiário teve a oportunidade de acompanhar a equipa da DAPE nas obras nas quais estavam a ser implementados os diversos sistemas.

Apesar de a área de intervenção da empresa abranger qualquer localização geográfica, as actividades desenvolvidas ao longo do estágio centraram-se essencialmente nos concelhos de Barcelos, Felgueiras e Guimarães. Foram ainda desenvolvidos e testados alguns equipamentos (kits para sistemas fotovoltaicos autónomos) para serem instalados em Angola.

Ao longo de toda a permanência do estagiário na empresa DAPE foram-lhe facultadas diversas aprendizagens e enriquecimento pessoal e profissional, proporcionando a aplicação na prática quotidiana de um profissional de engenharia dos conceitos teóricos anteriormente apreendidos.

1.3 Estrutura do relatório

O presente relatório de estágio está estruturado em 5 capítulos.

No presente capítulo, Introdução, é feita a contextualização dos trabalhos desenvolvidos ao longo do estágio e uma apresentação sucinta da empresa DAPE onde decorreu o estágio.

No segundo capítulo, Dimensionamento de Sistemas Fotovoltaicos, é feita uma breve análise do setor energético em Portugal e da contribuição das energias renováveis no país, bem como

Introdução

4

o dimensionamento de três sistemas fotovoltaicos: um sistema autónomo, um sistema híbrido e um sistema ligado à rede.

No terceiro capítulo, Eficiência Energética, é feito o enquadramento de algumas medidas de eficiência energética e analisadas as medidas a implementar numa unidade fabril.

No quarto capítulo, Auditorias Energéticas, é apresentada a importância de uma auditoria energética a uma instalação consumidora de energia e apresentados os principais resultados de uma auditoria realizada numa unidade fabril.

No quinto e último capítulo, Conclusão, são apresentadas as principais conclusões deste trabalho e apontadas algumas contribuições deste estágio.

CAPÍTULO 2


2 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

2.1 Sistema Elétrico Nacional

O Sistema Elétrico Nacional, SEN (ver Figura 2.1), subdivide-se em Sistema Elétrico de Serviço Público (SEP) e Sistema Elétrico Independente (SEI). O primeiro sistema é responsável pelo fornecimento de energia elétrica em Portugal e o segundo encontra-se segmentado no sistema elétrico não vinculativo (SENV) e nos produtores em regime especial (PRE’s) (REN, 2012).

Fonte:REN [1]

Figura 2.1 – Organização do Sistema Elétrico Nacional (SEN)

Portugal não possui qualquer tipo de recurso energético fóssil, importando grande parte da energia que consome, cerca de 77,1% em 2011 (DGEG, 2012), colocando-o no nono lugar europeu em termos de dependência energética (ver Tabela 2.1) (EUROSTAT, 2012).

Com estes dados, que demonstram uma forte dependência energética contribuindo para tornar a economia do país numa economia insustentável, Portugal teve obrigatoriamente que se virar para uma área em grande desenvolvimento e no qual tem grandes vantagens geográficas e geológicas para a sua implementação, as energias renováveis (EUROSTAT, 2012).

Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos

6

Tabela 2.1 – Dependência energética dos países europeus

Local 2008 2009 2010

EU (27 countries) 54.64 53.73 52.68

Bélgica 79.86 74.33 76.84

Bulgária 52.14 45.34 40.33

República Checa 27.9 26.97 25.6

Dinamarca -22.9 -20.65 -18.21

Alemanha 60.53 61.5 59.78

Estónia 24.02 21.16 12.93

Irlanda 89.46 87.63 85.62

Grécia 73.32 67.76 69.11

Espanha 81.27 79.28 76.69

França 50.84 51 49.3

Itália 85.31 82.75 83.78

Chipre 97.56 96.42 100.89

Letónia 57.93 58.83 41.62

Lituânia 58.17 50.18 81.92

Luxemburgo 97.5 97.57 96.82

Hungria 63.37 58.72 58.26

Malta 100 98.3 100.79

Holanda 34.4 36.5 30.69

Áustria 68.91 65.35 61.82

Polónia 30.57 31.67 31.51

Portugal 82.82 81.05 75.45

Roménia 27.7 20.24 21.66

Eslovénia 55.13 48.18 49.3

Eslováquia 64.57 66.43 63.13

Finlândia 54.24 54.05 48.14

Suécia 37.9 37.14 36.53

Reino Unido 26.17 26.2 28.27

Noruega -612.31 -639.06 -517.38

Suíça 54.91 55.37 54.25

Croácia 60.03 51.08 52.22

Turquia 72.22 70.43 69.28

As energias renováveis são recursos explorados, enquanto tal, desde tempos remotos: o sol, o vento, a água, a biomassa, etc. Hoje em dia, em plena era industrial, marcadas pelos grandes empreendimentos e intensos consumos energéticos, o aproveitamento das energias renováveis encontra novas razões em consonância com as estratégias de conservação e de diversificação

CAPÍTULO 2


energéticas, estas mesmas instigadoras da descentralização da produção e da reformulação das políticas energéticas na perspetiva da procura.

O crescimento económico e a evolução social de alguns países no panorama mundial, nomeadamente aqueles denominados de economias emergentes, como serão disso exemplos países como o Brasil, a Rússia, a China, a Índia, que representam hoje em dia já 50% do PIB mundial, têm contribuído em larga escala para o crescimento das necessidades energéticas a nível internacional (Teixeira, 2010).

O desenvolvimento sustentável está a tornar-se um princípio fundamental para a política no século XXI. O grande objetivo deste desenvolvimento é atingir uma melhoria de vida sem que influencie o crescimento das gerações futuras, procurando manter os processos ecológicos intácteis.

Com o drástico e constante aumento dos preços dos combustíveis fósseis e a sua escassez, tem-se notado uma maior aposta nas energias renováveis. Contudo, não é esse o único motivo para apostar nessas tecnologias. As preocupações com a vulnerabilidade do sistema energético, bem como os possíveis cenários catastróficos que o planeta sofrerá, caso não sejam reforçadas as medidas de conservação da sustentabilidade ambiental contribuem também para uma maior aposta no recurso às energias renováveis.

Nos países com grande dependência da importação de energia, como é o caso de Portugal, a aposta nas energias renováveis torna-se um desafio económico para o desenvolvimento sustentável (Lavado, 2009), seja através de instalações em grande escala ou através de sistemas de fontes de energias renováveis em menor escala.

2.2 Uso das Energias Renováveis em Portugal

Em Portugal, para além das importações (petróleo, carvão e gás natural) o consumo de energia primária conta também com as energias hídrica, eólica, solar, geotérmica, biogás e biomassa, cuja contribuição importa aumentar (ADENE, 2012). A evolução do consumo de energia primária em Portugal (em ktep), no período compreendido entre 2000 e 2010 inclusive é apresentado no Gráfico 2.1 (DGEG, 2012).


8

Gráfico 2.1 – Evolução do consumo de energia primária em Portugal

Da análise do Gráfico 2.1 verifica-se que o petróleo mantém um papel essencial na estrutura de abastecimento, tendo um peso de cerca de 49% do consumo total de energia primária, em 2010. O gás natural, que nos últimos anos tem contribuído positivamente para diversificar a estrutura da oferta de energia e reduzir a dependência exterior em relação ao petróleo, apresenta uma evolução positiva representando, em 2010, um valor de 19,7% do consumo total de energia primária. No que se refere ao consumo de carvão, este representou em 2010 cerca de 7,2% do total do consumo de energia primária. No consumo total de energia primária o contributo de energias renováveis, no ano de 2010, foi de 22,8% contra 20,25 em 2009 (DGEG, 2012).

Embora Portugal continue a depender fortemente da importação de energia primária, é visto como um país privilegiado para a implementação das energias renováveis, pela sua elevada exposição solar, por ter uma rede hidrográfica relativamente densa e uma frente marítima que beneficia dos ventos atlânticos.

De entre as diversas alternativas de produção de energia renovável, as que possivelmente são as fontes mais privilegiadas em Portugal são a energia solar: fotovoltaica e térmica. A localização geográfica do país tem características climáticas muito vantajosas relativamente ao resto da Europa, tendo uma exposição solar anual entre as 2200 e as 3000 horas (Santos, 2011).

As energias renováveis são uma aposta constante no decorrer dos últimos anos procurando atingir metas estipuladas pela legislação nacional e europeia. O desenvolvimento das energias hídrica e eólica, a biomassa, o incentivo aos biocombustíveis e a energia solar são as

CAPÍTULO 2


principais apostas que visam limitar a intensidade carbónica e contribuir para a diversificação e sustentabilidade do setor energético.

Em Portugal, as fontes renováveis de produção de energia são fortemente dominadas pelas centrais hidroelétricas (ver Gráfico 2.2), seguido da energia eólica (DGEG, 2012).

Gráfico 2.2 – Fontes renováveis de produção de energia elétrica em Portugal

De acordo com os dados da Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG), no final de março de 2012, Portugal tinha 10352 MW de capacidade instalada para produção de energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis, cerca do dobro da capacidade instalada no ano de 2004 (DGEG, 2012).

No entanto, nos últimos anos, a produção de energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis tem vindo a decrescer (ver Gráfico 2.3) (DGEG, 2012). Se compararmos os dados de março de 2012 com os de igual período de 2011, verificamos uma queda da produção na ordem dos 1200 GWh. Estes valores de queda devem-se em muito à componente hídrica, que no primeiro trimestre de 2010 produziu 6790 GWh e em igual período do ano de 2012 produziu 1275 GWh.

Gráfico 2.3 – Produção de energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis em Portugal


10

A produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renováveis por distrito é apresentada no Gráfico 2.4.

Com os dados transcritos no Gráfico 2.4, podemos verificar que os distritos com maior produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis estão localizados no norte de Portugal, como é o caso de Bragança, Viseu, Coimbra, Vila Real e Viana do Castelo. Estes distritos correspondem aos distritos com maior capacidade instalada, nomeadamente hídrica e eólica (DGEG, 2012).

Relativamente à energia solar fotovoltaica o único distrito com alguma expressão é o distrito de Beja (central fotovoltaica da Amareleja).

Gráfico 2.4 – Produção de energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis por distrito

Com a crise económica que o país atravessa é normal e fundamental realçar a queda dos valores de potência licenciada a partir de 2011 (ver Gráfico 2.5). Até ao ano de 2010 a aposta centrou-se no setor eólico, já no ano de 2011 e 2012 baseou-se na energia solar, sendo a aposta principal a microgeração e a minigeração.

CAPÍTULO 2


Gráfico 2.5 – Potência licenciada ao longo dos trimestres em Portugal

2.3 Sistemas Solares Fotovoltaicos

O sol é uma fonte de energia inesgotável, irradia energia sob a forma de luz. Apesar de grande parte dessa luz se perder no espaço, pelos diversos fatores associados, a Terra recebe anualmente 1,5 × 10 kWh de energia solar, o que corresponde a 10000 vezes o consumo mundial atual de energia nesse período, o que justifica legitimamente o desenvolvimento de tecnologias de forma a obter um aproveitamento satisfatório desta fonte energética.

Com o decorrer dos anos a aposta na energia solar fotovoltaica foi-se intensificando, em grande parte graças à incessante procura de alternativas ecológicas aos meios convenientes de produção de energia, de forma a reduzir a produção de gases de efeito de estufa e dependência energética (Purim, 2008).

Em Portugal, desde o ano de 2007, a energia solar fotovoltaica passou a ser uma das principais apostas na área das energias renováveis. Depois do país se ter virado para as fontes de energia hídrica e eólica, chegou a altura de focar, de uma forma mais intensa, na energia proveniente do sol. De março de 2011 a março de 2012 a energia elétrica produzida proveniente de fontes fotovoltaicas foi de 296 GWh, já a potência total instalada foi de 161,4 MW. Comparando estes dados aos de 2006 pode-se analisar que houve um acréscimo considerável de ambos, já que a energia elétrica produzida em 2006 foi somente de 4 GWh e a respetiva potência instalada era de 3,4 MW. Teve uma taxa de crescimento médio anual de 78,4%, no entanto, os valores estão aquém das capacidades do país, muito devido à difícil situação financeira que Portugal atravessa (DGEG, 2012).

Os sistemas fotovoltaicos, que a empresa DAPE instala, são do âmbito da microgeração (semelhantes ao ilustrado na Figura 2.2) e minigeração.


12

Figura 2.2 – Microgeração instalada pela DAPE

Para aceder à atividade de microprodução, segundo o Decreto-Lei nº 118-A/2010 (DL 118-A, 2010), é necessário:

dispor de um contrato de compra de eletricidade em baixa tensão; a unidade de microprodução estar integrada no local da instalação elétrica de

utilização; não injetar na rede elétrica de serviço público uma potência superior a 50% da

potência contratada para a instalação elétrica de utilização (excetuando condomínios). O acesso à atividade de microprodução pode ser restringido mediante comunicação pelo operador da rede de distribuição, nos casos em que a instalação de utilização esteja ligada a um posto de transformação cujo somatório da potência dos registos aí ligados ultrapasse o limite de 25% da potência do respetivo posto de transformação.

Esta restrição é aplicável apenas aos pedidos de registo recebidos pelo Sistema de Registo de Microprodução (SRM) após cinco dias úteis de comunicação pelo operador da rede de distribuição ao SRM das instalações elétricas de utilização abrangidas.

Este mesmo Decreto-Lei prevê dois regimes de remuneração: o regime geral e o regime bonificado. O primeiro destina-se à generalidade das instalações e o segundo a unidades de microprodução com potência de ligação até 3,68 kW e que disponham de um mínimo de 2m2 de coletores solares térmicos para aquecimento de água na instalação de consumo. No caso dos condomínios é necessário que estes realizem uma auditoria energética ao edifício e que implementem as medidas de eficiência energética identificadas nessa auditoria, com período de retorno até dois anos.

CAPÍTULO 2


Para aceder à atividade de miniprodução, segundo o Decreto-Lei nº 34/2011 (DL 34, 2011), é necessário que a potência instalada não ultrapasse os 50% da potência contratada para consumo com o comercializador e que a energia consumida na instalação de utilização seja igual ou superior a 50% da energia produzida pela unidade de miniprodução. O acesso depende de registo e a entrada em exploração da unidade registada e a sua ligação à rede carecem de certificado de exploração. À efetivação do registo segue-se a instalação dos equipamentos necessários à miniprodução e a sua inspeção por parte da DGEG. A miniprodução tem três escalões, o escalão I destina-se às unidades cujo a potência não seja superior a 20 kW, o escalão II às unidades cuja potência de ligação seja superior a 20 kW e igual ou inferior a 100 kW, o escalão III às unidades de miniprodução cuja potência de ligação seja superior a 100 kW e igual ou inferior a 250 kW.

Estão previstos dois regimes remuneratórios: o regime geral e o regime bonificado. Para aceder ao regime bonificado terão que ser cumpridos os requisitos previstos no Decreto-Lei nº 34/2011, para cada um dos escalões considerados.

2.3.1 Descrição do funcionamento dos sistemas fotovoltaicos

A função do painel fotovoltaico é converter energia solar em energia elétrica, através das células fotovoltaicas. Quando a luz incide na célula solar parte dela é absorvida, parte essa que excita os eletrões que se encontram no limite do estado de maior energia, fazendo-os eletrões livres. Estes eletrões movem-se na direção imposta pelo campo elétrico, deixando lacunas que também se movimentam. Ao fechar o circuito, que se encontra ligado aos terminais da célula fotovoltaica, este vai ser percorrido por uma corrente DC, esta corrente será conduzida ao regulador de carga.

Nos sistemas fotovoltaicos podem ser utilizados diversos reguladores de carga. A função do regulador de carga é a de efetuar a gestão da carga, obtendo o melhor compromisso entre a radiação disponível e a capacidade das cargas. Deverá proteger as baterias contra sobrecargas (solares) e descargas profundas (utilizador) e assegurar a monitorização e segurança da instalação.

Atualmente utiliza-se mais os reguladores de carga do tipo MPPT (Maximum Power Point Tracking) que utilizam um circuito eletrónico especial, de forma a poder captar-se sempre a potência máxima, obtendo-se um melhor rendimento do sistema.

O armazenamento de energia nos sistemas autónomos é assegurado por baterias, o seu dimensionamento é essencial para o bom funcionamento do sistema.

As baterias utilizam-se nos casos em que a necessidade de energia não coincide temporalmente com a incidência solar. O carregamento das baterias é efetuado quando o recurso solar disponível permite obter uma potência superior a potência de carga num determinado instante.


14

Estas deverão ser dimensionadas para que o ponto de funcionamento se localize na potência máxima, uma vez que a tensão correspondente à potência máxima varia relativamente pouco com a luminosidade.

Por último, utiliza-se um inversor que tem como função transformar a corrente contínua em corrente alternada sinusoidal, com uma frequência de 50 Hz, que se destina à alimentação das cargas AC. As cargas DC podem ser alimentadas diretamente do regulador de carga (Ferreira et al, 2006).

2.3.2 Principais aplicações de sistemas fotovoltaicos

As aplicações de sistemas fotovoltaicos têm evoluído ao longo do tempo, apesar destas serem de pequena ou média potência. Atualmente as aplicações de sistemas fotovoltaicos de média potência podem ser divididas nos seguintes sistemas:

Isolados (Figura 2.3), neste tipo de sistemas a energia é injetada nas baterias, assegurando desta forma o abastecimento contínuo das cargas. Quando se efetua o dimensionamento do sistema, este é elaborado tendo em conta a radiação solar do pior mês, normalmente dezembro ou janeiro em território nacional (CRIS Energia, 2012);

Figura 2.3 – Sistema fotovoltaico isolado

Ligados à rede de energia elétrica (Figura 2.4), neste tipo de sistemas pode dar-se o caso em que se injeta na rede toda a energia produzida, uma vez que existem incentivos. A REN (operador da rede) é obrigada a adquirir toda a energia produzida através de fontes renováveis, sendo o kW produzido através do fotovoltaico mais caro do que aquilo que cobra pelo kW normal. Assim, muitos produtores injetam na rede

CAPÍTULO 2


toda a energia produzida, adquirindo-a posteriormente para seu próprio consumo, sendo esta solução mais rentável (CRIS Energia, 2012).

Figura 2.4 – Sistema fotovoltaico conetado à rede

2.4 Dimensionamento de um sistema autónomo

O sistema autónomo apresentado é um sistema fotovoltaico isolado de pequena dimensão, destinado a Angola e que foi testado nos primeiros dias do estágio.

2.4.1 Dimensionamento dos painéis solares

O sistema fotovoltaico deve ser dimensionado de modo a garantir um nível de produção de energia elétrica que garanta as necessidades de consumo apresentadas na Tabela 2.2.

Tabela 2.2 – Necessidades energéticas do sistema isolado

Equipamentos Horas funcionamento Potência unitária Total Consumo Lâmpadas(5)

Frigorífico(1)

Televisão(1)

4

24

3

20W

10.4W

45W

400Wh

250Wh

135Wh

O sistema fotovoltaico isolado a instalar deve garantir um consumo diário de 785Wh.

Cálculo da potência do gerador fotovoltaico

Para se calcular a potência do gerador é necessário conhecer as perdas no sistema e o fator de correção da radiação solar, designadas por 1 e 2, respetivamente.

Cálculo das perdas no sistema, k1:


16

Sabendo que:

1 = × ɳ (1)

sendo o rendimento do cabo e ɳ o rendimento do inversor.

Neste sistema, o inversor proposto tem um rendimento de 89% e consideraram-se perdas de 3% no cabo, obtendo-se k1=0,86.

Considerou-se como média de horas de exposição solar em Angola, nos dias com menor radiação solar, o valor de 5,4 horas. Com este pressuposto é possível calcular a potência do gerador fotovoltaico (Ppv), dada pela seguinte expressão:

= × (2)

onde ED representa a energia diária necessária, obtida a partir da Tabela 2.2.

Assim = 170 .

Para este sistema decidiu-se escolher o painel Jinko JKM-180M (mostrado na Figura 2.5). A classe do JKM monocristalino é a classe com as técnicas de fabricação mais avançadas, resultando num módulo fotovoltaico robusto, com excelentes acabamentos e com todas as garantias, cujas principais caraterísticas são (JINKO, 2012):

Potência máxima (Pmáx): 180 W Tensão de máxima potência (Vm): 36 V Corrente de máxima potência (Im): 5 A Tensão de circuito aberto (Voc): 44,8 V Corrente de curto-circuito (Icc): 5,29 A Células de Silício Policristalino

Eficiência de 14%

De acordo com as caraterísticas do painel selecionado e das necessidades energéticas, concluímos ser suficiente a utilização de um único painel no sistema em análise.

2.4.2 Dimensionamento da bateria de acumuladores

A escolha da bateria está relacionada com os valores máximos de carga e de descarga. No nosso caso, atendendo ao consumo diário de energia considerou-se que a bateria deveria suportar uma corrente de 66 Ah, dada pela equação seguinte:

Figura 2.5 – Painel fotovoltaico JKM-180M

CAPÍTULO 2


( ℎ) = ( ℎ) (2)

onde ( ℎ) é o consumo diário em Wh e a tensão no gerador em V.

Para o sistema isolado em análise foram selecionadas duas baterias da EnerSol (ver Tabela 2.3) pelas suas características de robustez para armazenamento de energia. Desenvolvidas para sistemas fotovoltaicos, estas baterias têm (FFSOLAR, 2012):

Maior vida útil; Tensão DC melhorada; Propriedades excecionais de anti corrosão.

Tabela 2.3 – Características das baterias

Tipo Número de série Voltagem

(V) Capacidade (Amperes)

Descarga (A)

Peso (Kg)

Peso do Ácido (Kg)

EnerSol 80

NVCE120080WC0TA 12 80.0 0.66 20.7 4.7

2.4.3 Regulador de carga

Escolheu-se um regulador de carga de acordo com a corrente máxima do gerador fotovoltaico.

A escolha recaiu sobre o regulador “Steca Solsum 6.6c” (ver Figura 2.6), por ser um regulador perfeitamente adaptado para sistemas domésticos de energia solar com correntes de carga de 10 A a 12 V/24 V até uma potência de 240 W de valor de pico por módulo (STECASOLAR, 2012).

Figura 2.6 – Regulador de carga Steca Solsum 6.6c

http://www.stecasolar.com/


18

Total: 1515 €

Painel Solar Jinko 180M: 290 €

Inversor AJ 600-24: 600 €

Controlador Solar Steca Solsum 6.6c: 25 €

Baterias EnerSol 80 Ah: 600 €

2.4.4 Inversor

O inversor seleccionado para o sistema fotovoltaico autónomo foi o inversor Steca AJ 600-24 (ver Figura 2.7) dadas as suas características e as funções de protecção que apresenta, nomeadamente (STECASOLAR, 2012):

Proteção contra descarga; Evita sobretensão na bateria; Evita sobretemperatura e sobrecarga; Proteção contra curto-circuito; Alarme sonoro de descarga profunda ou superaquecimento.

2.4.5 Orçamento do sistema solar fotovoltaico isolado

O orçamento do sistema solar fotovoltaico isolado dimensionado é apresentado na Figura 2.8 e o aspeto final deste sistema é apresentado na Figura 2.9.

Figura 2.7 – Inversor Steca AJ 600-24

Figura 2.8 – Orçamento do sistema isolado

Figura 2.9 – Aspeto do sistema isolado

CAPÍTULO 2


O resumo do dimensionamento de um outro sistema isolado também solicitado por um cliente angolano é apresentado no anexo 1.

2.5 Dimensionamento de um sistema híbrido

Foi solicitado à empresa o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico híbrido, isto é, um sistema que pudesse funcionar tanto como um sistema autónomo como um sistema ligado à rede. Durante um período de tempo o sistema funciona autonomamente da rede, permitindo a carga de um determinado número de baterias. Quando estas baterias atingirem o seu ponto máximo, passarão a alimentar as cargas adjacentes e a energia proveniente do gerador fotovoltaico será fornecida/vendida à rede pública.

Ao descarregar as baterias, nunca baixando de metade da sua capacidade, o sistema deixa de estar ligado à rede passando a um novo ciclo de carga das baterias, repetindo-se estes ciclos sempre que sejam atingidos os pontos de referência das baterias.

Para possibilitar esta funcionalidade utilizar-se-á o inversor bidirecional SMA Sunny Island 3324 (SMA, 2012).

2.5.1 Dimensionamento do sistema fotovoltaico

Para o sistema apresentado, o painel mais adequado, e com o qual a empresa trabalha bastante (é o representante oficial em Portugal) é o Sharp ND-R245A5 (ver Figura 2.10), pelas suas características (SHARP, 2012):

Potência máxima (Pmáx): 250 W; Tensão de máxima potência (Vm): 30,9 V; Corrente de máxima potência (Im): 8,10 A; Tensão de circuito aberto (Voc): 37,6 V; Corrente de curto-circuito (Icc): 8,68 A; Células de Silício Policristalino.

Com uma potência fotovoltaica máxima DC de 3,8 kW, para o inversor utilizado, o SMA Sunny Boy 3300 (este inversor foi escolhido devido ao espaço para instalação do sistema fotovoltaico) e selecionando-se o painel Sharp ND-R245A5, com as dimensões 1652x994x46 mm, o número de painéis necessários será de: º é = á = 3800245 = 15,51 ≅ 15 é , com uma área de instalação de 24,6 m².

Assim sendo, a potência da instalação fotovoltaica será:

Figura 2.10 – Painel fotovoltaico Sharp ND-R245A5


20

= × º é = 0,245 × 15 = 3,675

2.5.2 Dimensionamento das baterias

As baterias MIDAC GEL OPZV (ver Figura 2.11) de 2V são baterias fechadas de chumbo com eletrólito fixado em gel.

Figura 2.11 – Bateria Midac gel OPZV

Num sistema off-grid as baterias deverão ter o mínimo de capacidade comparada com a capacidade da geração fotovoltaica, de forma a assegurar o seu normal funcionamento, 200 Ah por kW para 24 V de tensão da bateria. Assim sendo, como cada bateria tem uma tensão de 2 V, serão necessárias 12 para perfazer os 24 V necessários (BATERIAS, 2012).

2.5.3 Dimensionamento do inversor

A decisão sobre a escolha do Sunny Island deve-se, sobretudo, às suas características vantajosas que satisfazem os critérios da DAPE para a implementação a ser executada.

Estes aparelhos adquirem funções básicas essenciais a um bom funcionamento dum sistema deste tipo. Funcionam como um inversor de bateria e carregador para sistemas isolados.

Devido à elevada tecnologia, o Sunny Island alcança um rendimento máximo de 95%. Devido à elevada capacidade de sobrecarga e à gestão da potência integrada, não é necessário um sobredimensionamento dos Sunny Islands.

Sendo a bateria uma componente crítica em sistemas isolados, esta é monitorizada da melhor maneira e otimamente aproveitada. A gestão inteligente da bateria assegura uma deteção exata do estado de carga da bateria. Assim, é possível um melhor aproveitamento da capacidade da bateria, o que permite a utilização de baterias mais pequenas e económicas sem alterações em termos de rendimento.

Para evitar uma deterioração prematura devido a um carregamento incorreto ou uma descarga profunda, o Sunny Island possui um sistema de regulação inteligente da carga e uma proteção contra descargas profundas. Com estas funções a vida útil das baterias é maior do que com outros aparelhos mais simples.

CAPÍTULO 2


O Sunny Island é um inversor comunicativo. Tem a capacidade de fazer o intercâmbio de dados com outros inversores Sunny Islands, com as fontes de energia e com produtos de comunicação. Proporciona também uma interação com o utilizador. Através do ecrã permite mostrar os valores e estados do sistema bem como a possibilidade de alteração de parâmetros por parte do utilizador. Possibilita o armazenamento de dados no cartão SD/MMC.

Estes aparelhos têm sistemas de segurança bastante complexos: limitador de corrente, controlo de sobretensões e das baixas tensões bem como das frequências, segurança contra temperaturas excessivas, segurança contra descargas intensivas, segurança contra sobrecargas, controlador de ventilação da habitação de baterias, compensação da potência reativa e controlo da corrente de retorno (SMA, 2012).

De acordo com as características da instalação, o inversor mais adequado é o SMA Sunny Island 3324 (ver Figura 2.12), cujas características são (SMA, 2012):

Tensão de entrada: 24 V; Potência nominal a 25º - 45º: 3300 W – 2300 W; Eficiência máxima: 95 %; Tensão de saída: 230 V; Frequência: 50 Hz – 60 Hz; Peso: 39 kg; Dimensões: 390x590x245 mm.

No anexo 2 é apresentado, de forma sucinta, o dimensionamento de todo o sistema híbrido.

2.6 Dimensionamento de um sistema ligado à rede

O dimensionamento, de seguida apresentado, refere-se a um sistema fotovoltaico ligado à rede, destinado a uma unidade fabril com uma potência contratada de 186 kW.

2.6.1 Seleção dos módulos fotovoltaicos

O primeiro procedimento consiste em fazer uma análise ao local a fim de se escolher a área mais apropriada para a instalação do sistema fotovoltaico.

No local em estudo, tendo em consideração que a potência máxima a instalar é metade da potência contratada, o local mais apropriado é o extenso telhado que a fábrica tem, pois proporcionará uma ótima orientação e inclinação. A área disponível é ampla, haverá um

Figura 2.12 – Inversor SMA Sunny Island 3324


22

pouco de sombreamento (apresentado em anexo 3), mas é uma área muito reduzida, e o comprimento dos cabos serão o mais reduzido possível para que não haja perdas.

Em seguida, deve-se selecionar os módulos fotovoltaicos consoante o tipo de célula pretendida. E os módulos mais apropriados, que satisfazem as exigências do cliente, são os Sharp ND-R250A5 devido ao seu rendimento elevado (SHARP, 2012).

As especificações técnicas dos módulos selecionados determinam as etapas seguintes, conducentes ao dimensionamento de todo o sistema.

Por último, deverá ser determinado o número máximo de módulos que podem ser instalados na área disponível, tendo em atenção que a potência máxima a instalar é 50% da potência contratada. Este número permitirá estimar, de forma aproximada, a potência total que é possível instalar na área que se tem ao dispor.

2.6.2 Conceção do sistema fotovoltaico

Atualmente, os sistemas fotovoltaicos com potências instaladas de alguns kW não têm um único e poderoso inversor central. Em particular, nos sistemas de média dimensão, existe uma tendência crescente para a instalação de vários inversores de menor potência cuja configuração se designa inversor de fileira comum (ver Figura 2.13). Nesta configuração a instalação de um inversor por cada fileira, permite uma melhor adaptação da potência às condições de irradiação solar.

Figura 2.13 – Instalação de inversores por fileira

A utilização de inversores de fileira de módulos facilita a instalação de sistemas fotovoltaicos e reduz razoavelmente os seus custos de instalação. Nesta configuração, os inversores são normalmente montados próximo do sistema fotovoltaico, sendo ligados individualmente a cada conjunto de fileira de módulos (Carneiro, 2009).

No caso em análise, dividiu-se o sistema instalado por 6 módulos com 15 kW cada um.

CAPÍTULO 2


Os inversores utilizados são Danfoss TLX Pro 15 (ver Figura 2.14), cujas principais caraterísticas são (DANFOSS, 2012):

Potência nominal CA: 15 kW Potência FV máxima: 17,7 kW Tensão de CC máxima: 1000 V Tensão nominal de CC: 700 V Corrente de CC máxima: 3x12 A Corrente nominal de CA: 3x22 A

2.6.3 Dimensionamento do sistema fotovoltaico

As especificações técnicas dos inversores fornecem informação muito importante para o dimensionamento e a instalação dos sistemas fotovoltaicos. A configuração dos sistemas fotovoltaicos determina o número, o nível de tensão e a classe de potência dos inversores.

Sendo a potência contratada 186 kW, e a potência máxima a instalar metade da potência contratada, então a potência máxima a instalar é de 93 kW. No entanto, como não existem inversores com potência de 3 kW e os utilizados são de 15 kW, a potência total a instalar é de 90 kW (6 inversores de 15 kW).

Como a potência FV máxima do inversor é de 17,7 kW e cada painel tem 245 W de potência, o número de painéis fotovoltaicos é: = 17.700245 = 72,24 ≅ 72 é

No entanto cada inversor está dividido por três strings e para ficarem equilibradas optou-se por 24 painéis por string, ou seja, 72 por inversor.

Como podemos averiguar, é possível instalar os 24 painéis por string pois a tensão em circuito aberto não ultrapassa a tensão de CC máxima, ou seja: 37,6 × 24 = 902,4 < 1000

No total foram instalados 432 painéis, divididos equitativamente por 6 inversores. No anexo 3 pode analisar-se a disposição dos painéis nos locais, bem como o esquema de instalação utilizado, solução 9 das ligações à rede existentes de miniprodução (ver imagem da Figura 2.15).

Figura 2.14 – Inversor Danfoss TLX Pro 15


24

Figura 2.15 – Minigeração fotovoltaica instalada pela DAPE

2.7 Brochuras

Como estratégia de marketing e como forma de dar a conhecer os produtos e serviços que a DAPE oferece aos clientes, foram elaboradas brochuras informativas sobre os sistemas de microgeração e minigeração. Foram igualmente elaboradas brochuras com informação referente à utilização eficiente da energia e consequente redução da fatura energética. Exemplos destas brochuras são apresentadas no anexo 4.

CAPÍTULO 3


3 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Com a crise petrolífera dos anos 70 a eficiência no uso da energia entrou na agenda mundial. Os preços das reservas de recursos fósseis passou a ter custos crescentes, seja do ponto de vista económico, seja do ponto de vista ambiental. Equipamentos e hábitos de consumo passaram a ser analisados em termos da conservação da energia tendo sido demonstrado que, de facto, muitas iniciativas que resultam em maior eficiência energética são economicamente viáveis, ou seja, o custo da sua implementação é menor que o custo de produzir ou adquirir a energia cujo consumo é evitado.

Mais recentemente, a principal preocupação é o aquecimento global, em grande parte devido à produção e consumo excessivo de energia.

A assinatura do Protocolo de Quioto a 11 de dezembro de 1997 terá sido um marco na preocupação com o ambiente. Neste documento, os estados comprometeram-se a reduzir as emissões de gases de efeito de estufa em 5% face ao valor de 1990, num período de compromisso entre 2008 e 2012. Para obedecer a tais metas, o documento sugere a aplicação pelos governos visados de diversas medidas para promoção de um desenvolvimento sustentável. Logo no Artigo 2º pode ler-se o seguinte: “Cada parte…deve: implementar e/ou aprimorar políticas e medidas de acordo com as suas circunstâncias nacionais, tais como pesquisa, a promoção, o desenvolvimento e o aumento do uso de formas novas e renováveis de energia” (Protocolo de Quioto, 1997).

Este protocolo marcou o início de uma nova era em que existe a necessidade de poupar energia nos vários setores da sociedade pelos argumentos ambientais mas também económicas, e para tal são necessários esforços mais ambiciosos e dinâmicos em termos de promoção concreta da eficiência energética.

A pressão exercida pela legislação europeia e pelas legislações nacionais levam a indústria a utilizar a eficiência energética como um instrumento necessário para respeitar os valores máximos de emissões de gases com efeito de estufa impostos pelos planos nacionais de atribuição de licenças de emissão (PNALEs).

No contexto industrial, o PAEE-EU (Plano Nacional para a Eficiência Energética da UE) refere que a utilização das Melhores Tecnologias Disponíveis (MTD’s) e de equipamentos mais eficientes, poderá conduzir a enormes oportunidades de poupança. Para a Indústria Transportadora, prevê-se que o potencial global de poupança possa atingir cerca de 25% (Magueijo et al, 2010).

Segundo o Decreto Lei Nº71/2008 de 15 de abril, escrito em Diário da República, o SGCIE (Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia) é um programa para a energia competitiva na indústria (DL 71, 2008). Esta medida de economia de energia faz parte do

Eficiência energética

26

PNAEE (Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energetica) a implementar no setor industrial (ADENE, 2012).

Algumas medidas de eficiência energética são amplamente conhecidas por serem do senso comum, por exemplo, apagar a luz quando não estamos numa divisão da casa. Outras são alcançadas por desenvolvimentos tecnológicos e não são do conhecimento geral, por exemplo a possibilidade de melhorar a eficiência em motores.

A DAPE, com o intuito de consciencializar os clientes e promover o seu trabalho, procurou elaborar brochuras com apresentação de incrementos de eficiência energética, quer para poupanças de consumo de energia e da fatura, quer para melhorar o conforto dos proprietários nas suas habitações e locais de trabalho (anexo 4).

3.1 Iluminação

Os sistemas de iluminação, que representam cerca de 25% (Magueijo et al.,2010) do consumo global do país, não são constituídos somente por lâmpadas. Existem outros componentes que demonstram ser fundamentais para o rendimento e eficiência dos sistemas de iluminação: luminárias, controladores, ótica, balastros, refletores, arrancadores, condensadores, cabos, sensores, controlos, limpezas, humidade, temperatura ambiente, temperatura da cor e outros acessórios e fatores.

Ao longo da vida útil de um sistema de iluminação o custo de ciclo de vida, a ele associado, deve-se maioritariamente ao consumo de energia (69%), o restante deve-se ao investimento inicial (7%) e manutenção (24%) (Sá, 2010).

Uma das grandes prioridades que se deve ter, para uma melhor iluminação eficiente de um edifício, é a cor que atribuímos às paredes interiores e a iluminação natural existente, pois a adquirimos gratuitamente durante todo o dia.

A conceção das instalações de iluminação com utilização racional de energia pressupõe atenção especial em alguns parâmetros para a redução dos consumos de energia. Nas qualidades de iluminação deve ter-se em consideração o dimensionamento apropriado dos níveis de iluminação para o local, utilizar lâmpadas, luminárias e acessórios mais apropriados e eficientes, utilizar sistemas de controlo e comando automático e ter em atenção a manutenção e a limpeza da instalação.

Na maioria das situações, o acréscimo de investimento inicial devido à utilização dos equipamentos atrás descritos é recuperado em tempo aceitável através das economias de energia que proporcionam (Magueijo et al, 2010).

Os níveis de iluminância necessários nos diferentes locais regem-se pela Tabela 3.1 (Coelho, 2010):

CAPÍTULO 3


Tabela 3.1 – Níveis de iluminância necessários por setor de atividade

3.2 Força Motriz

A maior parte dos dispositivos mecânicos utilizados na indústria funcionam através de motores elétricos. Em Portugal cerca de 77% do consumo de eletricidade da indústria e cerca de 34% do consumo do setor terciário é utilizado em motores elétricos (Gráfico 3.1) (Sá, 2010). Os motores são utilizados em bombas, compressores, ventiladores, transportadores, cargas de refrigeração, moinhos, misturadores, elevadores, tapetes rolantes, eletrodomésticos, etc.

Gráfico 3.1 – Repartição dos consumos no setor da indústria e no setor terciário

Ao longo da vida útil de um motor elétrico o custo de ciclo de vida a si associado deve-se maioritariamente ao consumo de energia (96%), o restante deve-se ao investimento inicial (2,5%) e manutenção (1,5%) (Sá, 2010).


28

Pelo facto de o consumo energético, por parte de elementos de força motriz, ser o principal fator para os elevados consumos de energia elétrica, torna-se necessário analisar medidas que os tornem mais eficientes. Os principais fatores de desperdício de energia elétrica são os equipamentos com baixo rendimento, o baixo fator de potência, os equipamentos sobredimensionados e as cargas variáveis mal aproveitadas.

Para contrariar esses fatores de desperdício deve-se substituir os motores elétricos convencionais avariados ou em fim de vida por motores mais eficientes, avaliar o potencial de utilização de variadores eletrónicos de velocidade para ajustar a velocidade do motor de acordo com a carga, utilizar arrancadores suaves para evitar picos de corrente durante o arranque, garantir a manutenção adequada dos motores, evitar o sobredimensionamento dos motores e desligar os mesmos quando estes não estão a ser utilizados (Magueijo et al, 2010).

3.3 Compensação do fator de potência

Todas as cargas, cujo princípio de funcionamento assenta nos efeitos dos campos eletromagnéticos consomem energia reativa, indispensável ao seu funcionamento pois é gasta para criar e manter o campo magnético de cargas indutivas. No entanto esta energia não produz trabalho.

A compensação do fator de potência consiste em, na própria instalação consumidora, “produzir” a potência reativa necessária ao funcionamento da mesma com um fator de potência “aceitável”. Em vez do termo “compensação”, também são utilizadas as designações “correção” ou “melhoria”.

Na Figura 3.1 é ilustrado o princípio da compensação. Assim, parte da potência reativa necessária ao funcionamento da carga, deixa de ser fornecida pelo distribuidor, para ser fornecida por baterias de condensadores. Usam-se oscondensadores porque, tipicamente, as cargas industriais, impõem fatores de potência indutivos, como consequência da presença de motores de indução. As referidas baterias ficam instaladas junto à referida carga e são propriedade do consumidor.

CAPÍTULO 3


Figura 3.1 – Compensação da energia reativa

O investimento feito pelo consumidor, no equipamento de compensação, tem como contrapartida uma economia na fatura mensal de eletricidade. Desse fato resulta que, a escolha do tipo e características do equipamento de compensação, devem ser feitas com base num estudo económico (Santos, 2006).

3.4 Implementação de medidas eficiência energética

Mais do que fazer investimentos com remunerações a longo prazo é necessário fazer alterações de cargas de consumos, ou aplicar aparelhos que tornem as cargas mais eficientes.

O caso de seguida apresentado refere-se a uma unidade fabril na qual terá de haver variadas alterações a serem executadas. A alteração dos pontos de iluminação e a instalação de variadores eletrónicos de velocidade são as alterações com maior realce e que farão uma minimização na fatura de eletricidade relevante.

Foram executadas variadas medições com aparelhos apropriados e os consumos na fábrica são apresentados na Tabela 3.2.


30

Tabela 3.2 – Consumos da empresa

Consumo de energia

2011 -

Iluminação 78.659 kWh/ano

Aspiração 93.890 kWh/ano

Ventilação 77.280 kWh/ano

Força Motriz 241.447 kWh/ano

TIC 6.118 kWh/ano

TOTAL 497.394 kWh/ano

Pode verificar-se que a força motriz é o setor com maior consumo (Gráfico 3.2) e consequentemente maiores gastos (Tabela 3.3). No entanto, quer a iluminação, quer a aspiração, quer a ventilação, também têm um forte impacto no consumo fianl de energia.

Gráfico 3.2 – Consumos desagregados por utilização

16%19%

15%49%

1%

Iluminação

Aspiração

Ventilação

Força Motriz

TIC

CAPÍTULO 3


Tabela 3.3 – Encargos com a energia por tipo de utilização

Consumo de energia em €

2011 -

Iluminação 10.226 €

Aspiração 12.206 €

Ventilação 10.046 €

Força Motriz 31.388 €

TIC 795 €

TOTAL 64.661 €

O custo do kWh considerado está de acordo com as tarifas da empresa fornecedora de energia.

3.4.1 Iluminação

As alterações consideradas na iluminação são as seguintes:

Lâmpadas fluorescentes T8 de 58 W com balastro ferromagnético por lâmpadas fluorescentes T5 de 35 W;

Lâmpadas fluorescentes T8 de 36 W com balastro ferromagnético por lâmpadas fluorescentes T5 de 21 W;

Lâmpadas fluorescentes E27 de 21 W com balastro ferromagnético por lâmpadas LED E27 de 3 W;

Lâmpadas fluorescentes T8 de 21 W com balastro ferromagnético por lâmpadas LED de 8 W;

Focos de iluminação de 150 W por LED de 30 W. Com a implementação destas medidas o consumo de iluminação diminuirá 45% relativamente aos valores verficados no ano de 2011.

3.4.2 Aspiração e ventilação

Nos setores da aspiração e ventilação, dois setores com grandes consumos, foram instalados variadores eletrónicos de velocidade, um de 5,5 kVA, três de 30 kVA e outro de 45 kVA.


32

As instalações destes aparelhos acarretam uma diminuição de consumo na ordem dos 40%.

3.4.3 Força motriz

A força motriz é o setor com maior consumo de eletricidade, encontrando-se distribuído por um enorme número de máquinas. Para efeito de teste, foi instalado um variador eletrónico de velocidade de 4 kVA numa das máquinas para averiguar se seria rentável a instalação. Prevê-se uma redução de 1% no consumo total da força motriz.

3.4.4 Bateria de condensadores

A bateria de condensadores, já instalada no local, foi analisada para efeito de possíveis consumos de energia reativa. Visto não haver consumos desta energia, não foi tomado qualquer tipo de medida.

3.4.5 Análise das medidas tomadas

O impacto no consumo de energia resultante da implementação de todas as medidas indicadas e analisadas é indicado na Tabela 3.4, sendo o consumo por utilização final obtido após implementação destas medidas apresentado no Gráfico 3.3.

Gráfico 3.3 – Consumo após imposição das medidas propostas

-

10%18%15%56%

1%Iluminação

Aspiração

Ventilação

Força Motriz

TIC

CAPÍTULO 3


Tabela 3.4 – Análise das reduções obtidas através das medidas tomadas

Consumo total geral*

Implementação medidas Redução - Redução € Percentagem

redução

Iluminação 44.170 34.488,96 kWh/ano 4.484 € 45%

Aspiração 75.398 18.492 kWh/ano 2.404 € 20%

Ventilação 61.824 15.456 kWh/ano 2.009 € 20%

Força Motriz 240.297 1.150 kWh/ano 150 € 1%

TIC 6.118 0 kWh/ano 0 € -

Total 427.807 69.587 kWh/ano 9.046 € 14%

Ao longo de um ano a redução na fatura de eletricidade será de 9.046€, o que corresponde a 14% de decréscimo no valor final. Como a análise da redução na força motriz ficou pendente, será de esperar que a percentagem final da mesma aumente no compete da energia final.

Com a implementação das medidas a redução final total do consumo de energia ronda os 70 kWh/ano, como se pode analisar na Tabela 3.5.

Tabela 3.5 – Valores de redução do consumo de energia

Consumo Total kWh/ano

2011 Implementação medidas

Iluminação 78.659 44.170

Aspiração 93.890 75.398

Ventilação 77.280 61.824

Força Motriz 241.447 240.297

TIC 6.118 6.118

TOTAL 497.394 427.807


34

Feito um estudo comparativo entre os consumos feitos em 2011 e os consumos previstos após implementação das medidas podemos observar no Gráfico 3.4, por setor, o decréscimo que se indica.

Gráfico 3.4 – Estudo comparativo de consumos de energia

A implementação da eficiência energética é uma medida bastante difundida, pois os investimentos são menores, as remunerações são adquiridas em tempos bastante mais reduzidos e não requerem uma grande manutenção.

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

Iluminação Aspiração Ventilação Força Motriz TIC

CAPÍTULO 4


4 AUDITORIAS ENERGÉTICAS

A auditoria energética constitui o vetor fundamental de todo o programa de gestão de energia das empresas apontando o controlo e melhoria dos custos energéticos, Uma vez que a utilização racional e eficiente deste recurso tem um impacto positivo direto no desempenho das empresas, é ainda proporcional ao peso deste recurso na sua estrutura de custos.

A forma de proceder à análise do consumo energético de um edifício ou empresa pode revestir-se de complexidade muito diversa.

A informação relativa aos consumos é determinante na análise dos resultados e subsequente proposta de alteração. O grau de análise que pode ser efetuado depende do nível de informação obtida. Uma informação genérica não permite uma análise detalhada e não garante que sejam tomadas as medidas mais económico-eficientes conducentes ao consumo energético desejado (DQA, 2012).

4.1 Definição de auditoria energética

A auditoria energética consiste numa abordagem transversal de todos os aspetos relacionados com a utilização de energia. Nesta linha de pensamento pode-se definir a auditoria energética como sendo um exame detalhado das condições de utilização de energia numa instalação, quer ela seja industrial ou doméstica.

Faz parte de uma auditoria os seguintes pontos:

Avaliar o desempenho dos sistemas de geração, transformação e utilização de energia; Quantificar os consumos energéticos por setor, produto ou equipamento; Relacionar o consumo de energia com a produção da mesma; Estabelecer e quantificar potenciais medidas de racionalização; Fazer uma análise técnica e económica das soluções encontradas; Propor um plano operacional (Barbosa, 2009).

4.2 Objetivos gerais de uma auditoria energética

A auditoria energética tem por objetivo a caracterização energética da instalação e equipamentos instalados, assim como a identificação e estudo das medidas com viabilidade técnico-económica a introduzir, de modo a minimizar os consumos energéticos necessários à sua atividade. É preciso integrar as medidas adotadas num plano estratégico de intervenção que definirá claramente as decisões a serem tomadas e os objetivos anuais a alcançar no que respeita à redução dos consumos energéticos e consequentemente à redução do peso da fatura energética na estrutura de custos globais.

Auditorias energéticas

36

Através de auditoria energética consegue-se identificar onde, quando e como a energia é utilizada, qual a eficiência dos equipamentos e onde se verificam desperdícios de energia, indicando igualmente soluções para as anomalias detetadas (FCTUC, 2012).

4.3 Execução de uma auditoria energética

Ao longo de todo o tempo de estágio foram executadas várias auditorias energéticas no setor da indústria. Visto serem idênticas, será discriminada e analisada apenas uma auditoria sendo as outras auditorias realizadas referidas no anexo 5.

Na elaboração de uma auditoria é necessário primeiro fazer um estudo do local.

O local em estudo é uma fábrica de malhas, com dois pisos discriminados da seguinte forma:

Piso 0: armazéns, produção e escritórios; Piso 1: escritórios.

O horário de trabalho da fábrica é feito da seguinte forma: 3 turnos de 8 horas, dando 24 horas por dia, de segunda-feira a sexta-feira, passível de horário extraordinário ao sábado.

4.3.1 Contabilidade energética

A única fonte de energia é a eletricidade.

A fábrica é alimentada por um único posto de transformação MT/BT 15/0,4 kV com transformador de 400 kVA. Tem um único quadro geral de baixa tensão (QGBT) que distribui para vários quadros parciais. As áreas a serem alimentadas são:

Armazém; Produção; PT; Sala das bombas; Comuns industriais; Comuns não industriais; Exterior.

Produção

A Tabela 9 ilustra os dias de trabalho, as horas de trabalho, a produção e a produção média para cada mês. Da análise dos dados da Tabela 4.1 constata-se alguma sazonalidade no que respeita à produção mensal. Nos meses de junho, julho e agosto verifica-se uma diminuição da produção mensal atingindo o mínimo no mês de agosto. A produção mensal ao longo do ano de 2011 é ilustrada no

Gráfico 4.1.

CAPÍTULO 4


Tabela 4.1 – Dados de horários de trabalho e produção por mês

Meses Dias de trabalho

(dias/mês) Horas de trabalho

(horas/mês) Produção (kg/mês)

Produção média horária (kg/hora)

jan. 11 21 504 136.542 270,92

fev. 11 20 480 153.845 320,51

mar. 11 22 528 201.334 381,31

abr. 11 19 456 146.391 321,03

mai. 11 21 504 114.510 227,2

jun. 11 20 480 70.840 147,58

jul. 11 21 504 82.532 163,75

ago. 11 5 120 43.457 362,14

set. 11 20 480 147.718 307,75

out. 11 20 480 189.658 395,12

nov. 11 21 504 171.798 340,87

dez. 11 20 480 79.264 165,13

média 19,17 460 128.157,42 278,6

total 230 5520 1.537.889

Gráfico 4.1 – Evolução da produção mensal (kg/mês)

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

jan. 11 fev. 11 mar.11

abr. 11 mai.11

jun. 11 jul. 11 ago. 11 set. 11 out. 11 nov.11

dez. 11


38

No Gráfico 4.2 pode comparar-se a produção mensal ao longo do ano de 2011 com a produção média desse ano.

Gráfico 4.2 – Evolução da produção média horária

Iluminação

A potência média utilizada em iluminação foi de 20,904 kW, representando 5,25% da potência total. O consumo estimado neste uso final foi de 78.659,4 kWh/ano, o que representa 15,81% da energia total consumida na instalação.

Na Tabela 4.2 indicam-se as várias cargas de iluminação existentes, por localização, tipo e potência de lâmpada, número de horas de utilização e consumo anual estimado.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450


abr. 11 mai.11

jun. 11 jul. 11 ago. 11 set. 11 out. 11 nov.11

dez. 11

Prod

ução

Produção média mensal (kg/hora) Produção média anual (kg/hora)

CAPÍTULO 4


Tabela 4.2 – Distribuição da iluminação

Local Aplicação Lâmpadas Pot. Un. Potência Arranq. Utilização Energia

lamp. tipo W/lamp. W % Arr./ano h/ano kWh/ano %

Produção Produção 176 FBFM 64 11264 48,57 52 5.520 62177,3 79,05

Produção Oficina 4 FBFM 64 256 1,10 52 230 58,9 0,07

PT PT 1 FBFM 64 64 0,28 26 23 1,5 0,00

Comuns NI

Arrumos 2 FBFM 64 128 0,54 52 230 29,4 0,04

Produção Sala Máquinas 2 FBFM 64 128 0,28 26 230 29,4 0,04

Comuns NI

Corredor 3 FBFM 42 126 6,35 52 2760 347,8 0,44

Comuns NI

WC-Corredor 4 FBFM 64 256 11,05 52 230 58,9 0,07

Comuns NI

Sala Estar Funcionários 5 FBFM 42 210 1,08 52 2760 579,6 0,74

Amazém Armazém Malhas 23 FBFM 64 1472 1,08 52 1840 2708,5 3,44

Comuns NI

WC-Armazém 1 FBFM 26 26 1,08 52 115 3,0 0,00

Armazém Sala Bombas Rega 4 FBFM 64 256 1,08 365 230 58,9 0,07

Armazém Sala Bombas Ventilação 4 FBFM 42 168 1,37 120 115 19,3 0,02

Produção Sala Bombas Aspiração 4 FBFM 42 168 0,28 1095 115 19,3 0,02

Armazém Armazém Fio 40 FBFM 64 2560 0,82 183 2760 7065,6 8,98

Armazém Carga/Descarga 3 FBFM 64 192 5,52 365 2760 529,9 0,67

Comuns NI

Escritório Produção 20 FBFM 24 480 0,82 120 1840 883,2 1,12

Comuns NI

Escadas Acesso 3 FBFM 24 72 1,08 365 115 8,3 0,01

Comuns NI

Escritório Sr. Jorge 4 FBFM 42 168 1,08 183 1150 193,2 0,25

Comuns NI

Sala Amostras 4 FBFM 42 168 1,08 183 1380 231,8 0,29

Comuns NI

Sala Reuniões 4 FBFM 42 168 4,42 365 920 154,6 0,20

Comuns NI

Escritório Administrativo

16 FBFM 42 672 1,08 183 1840 1236,5 1,57

Comuns NI

Sala Arrumos 4 FBFM 42 168 2,21 183 230 38,6 0,05


40

Local Aplicação Lâmpadas Pot. Un. Potência Arranq. Utilização Energia

lamp. tipo W/lamp. W % Arr./ano h/ano kWh/ano %

Comuns NI

Corredor Administração 16 FBFM 24 384 0,28 52 920 353,3 0,45

Comuns NI

Refeitório 1 FBFM 42 42 1,08 1095 460 19,3 0,02

Comuns NI

WC-1ºandar 4 FBFM 24 96 0,82 52 920 88,3 0,11

Comuns NI

Sala Espera 3 FBFM 42 126 1,37 365 460 58,0 0,07

Exterior Jardim 5

150 750 1,37 365 2070 1552,5 1,97

Total da iluminação 20904 100 78659,4 100

A Tabela 4.3 ilustra o resumo das cargas de iluminação por secção. A potência média total de 11,37 W/m² revela que não existe grande desperdício de potência instalada para iluminação, mas que existe potencial de economia de energia neste tipo de consumo.

Tabela 4.3 – Repartição da potência elétrica e energia relativa à iluminação pelas diferentes secções da fábrica

Área Potência Energia

m² kW % W/m² kWh/ano %

Armazéns 625 4,65 22,23 7,31 10382,2 9,48

Produção 1080 11,88 56,83 13,7 62286,4 79,69

Comuns NI 695 4,38 20,93 11,39 5990,8 10,83

TOTAL 2.400 20,90 100 11,37 78659,4 100

A Tabela 4.4 mostra o resumo da quantidade de lâmpadas fluorescentes tubulares (vapor de mercúrio de baixa pressão) instaladas.

Tabela 4.4 – Quantidade de lâmpadas fluorescentes tubulares instaladas

Tipo de lâmpada Quantidade

Fluorescentes T8 58W 263

Fluorescentes T8 36W 57

Total 320

CAPÍTULO 4


Força motriz

A força motriz representa a maior carga da instalação com 259,10 kW de potência média, o que equivale a 65,09% da potência total. O consumo de energia estimado é de 241,447 kWh/ano, o que representa 48,54% do consumo total.

Aspiração e ventilação

As cargas de aspiração e ventilação têm algum significado em potência (27,11% da potência total) e em energia (34,42%).

Resumo de cargas

A Tabela 4.5 ilustra o resumo por tipo de carga: potência, energia e custo.

Tabela 4.5 – Resumo por tipo de carga

Potência Energia Custo

kW % kWh/ano kgep % EUR/ano

Iluminação 20,90 5,25 78.659,40 22.811,226 15,81 10.225,72

Força motriz 259,10 65,09 241.447,00 70.019,63 48,54 31.388,11

Aspiração 93,89 23,59 93.890,00 27.228,1 18,88 12205,70

Ventilação 14,00 3,52 77.280,00 22.411,2 15,54 10.046,40

TIC 10,16 2,55 6.118,00 1.774,22 1,23 795,34

TOTAL 398,05 100 497.394,40 144.244,376 100 64.661,27

Na Tabela 4.6 apresenta-se o resumo por secção: potência, energia e custos. Nesta tabela, por “Comuns Industriais” entende-se os sistemas AVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado) e ar comprimido. Por “Comuns Não Industriais” entende-se os escritórios e zonas exteriores. Verifica-se que a secção mais consumidora é, como esperado, a secção da produção com 75,07% do consumo de energia total.

Tabela 4.6 – Resumo por secção

Potência Energia Custo

kW % kWh/ano kgep % EUR/ano

Armazém 21,902 5,50 36.158,48 10.485,959 11,66 4.700,60

Produção 260,300 65,39 361.562,34 104.853,079 75,07 47.003,10

Comuns industriais 107,890 27,10 89.171,06 25.859,607 8,39 11.592,24

Comuns não industriais 7,958 2,00 10.502,52 3.045,731 4,88 1.365,33

TOTAL 398,050 100,00 497.394,40 144.244,376 100 64.661,27


42

Contrato de eletricidade

O contrato de eletricidade atual é:

Tarifa: MT

Ciclo horário: semanal

Potência contratada: 186 kW

Fatura de energia

O Gráfico 4.3 ilustra a repartição mensal do custo, em euros, de energia eléctrica referente ao ano de 2011.

Gráfico 4.3 – Custo mensal de eletricidade (em euros)

O consumo médio é de 497,4 MWh/ano. O custo médio anual é de 64.661,3 EUR. O custo médio de energia rondou os 0,13 EUR/kWh.

A Tabela 4.7 ilustra a repartição dos consumos de eletricidade por período horário. Como se pode verificar, o maior volume de consumo verifica-se nos períodos fora de vazio (67,43%).

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000


abr. 11 mai.11

jun. 11 jul. 11 ago.11

set. 11 out. 11 nov.11

dez.11

CAPÍTULO 4


Tabela 4.7 – Repartição da energia consumida pelo respetivo período horário

Horas Média Inverno Verão

Ponta 15,18% 15,18% 15,18%

Cheia 52,25% 52,25% 52,25%

Vazio Normal

17,06% 17,06% 17,06%

Supervazio 15,51% 15,51% 15,51%

Consumos específicos

A Tabela 4.8 indica os vários consumos e produções mensais ao longo do ano de 2011. Dos dados apresentados na Tabela 4.8 verifica-se:

Consumo de eletricidade: 144 tep/ano (tonelada equivalente de petróleo por ano); Consumo específico de eletricidade: 0,32 kWh/kg; Intensidade carbónica: 0,15 kg /kg de produção; Custo médio: 0,04 EUR/kg.

Tabela 4.8 – Repartição de consumos e produções

Mês Produção

(kg) Eletricidade

(kWh) Eletricidade

(kgep)

Consumo Esp.

(kWh/kg)

CO2 (kgCO2)

Intens. Carb.

(kgCO2/kg)

Custo (EUR)

Custo Esp.

(EUR/kg)

jan. 11 136.542 44.101 12.789,29 0,32 20.233,40 0,15 5.733,13 0,04

fev. 11 153.845 52.498 15.224,42 0,34 24.038,90 0,16 6.824,74 0,04

mar. 11 201.334 39.553 11.470,37 0,20 17.893,81 0,09 5.141,89 0,03

abr. 11 146.391 47.570 13.795,30 0,32 21.741,61 0,15 6.184,10 0,04

mai. 11 114.510 40.696 11.801,84 0,36 18.656,60 0,16 5.290,48 0,05

jun. 11 70.840 46.728 13.551,12 0,66 21.308,28 0,30 6.074,64 0,09

jul. 11 82.532 31.485,40 9.130,77 0,38 14.108,82 0,17 4.093,10 0,05

ago. 11 43.457 34.022 9.866,38 0,78 15.362,47 0,35 4.422,86 0,10

set. 11 147.718 39.182 11.362,78 0,27 17.752,35 0,12 5.093,66 0,03

out. 11 189.658 47.183 13.683,07 0,25 21.550,32 0,11 6.133,79 0,03

nov. 11 171.798 42.171 12.229,59 0,25 19.213,55 0,11 5.482,23 0,03

dez. 11 79.264 32.205 9.339,45 0,41 14.501,46 0,18 4.186,65 0,05

12 meses 1.537.889 497.394,40 144.244,38 0,32 226.361,57 0,15 64.661,27 0,04


44

O Gráfico 4.4 ilustra a evolução mensal do consumo de eletricidade com a produção para o ano de 2011, notando-se uma correlação entre estas variáveis.

Gráfico 4.4 – Relação temporal do consumo da eletricidade e da produção

A análise da reta de regressão linear, tendo em conta a produção e a energia consumida, permite concluir, que há uma aproximação a uma reta de regressão linear, onde o fator de correlação é baixo (R²=0,2633), ou seja, o consumo de energia tende a aproximar-se linearmente da produção de malha, mas existe muita dispersão (margem de erro). O Gráfico 4.5 ilustra a relação do consumo de energia em função do peso da produção.

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

jan.11

fev.11

mar.11

abr.11

mai.11

jun.11

jul. 11 ago.11

set.11

out.11

nov.11

dez.11

kWhkg

Produção (kg) Eletricidade (kWh)

CAPÍTULO 4


Gráfico 4.5 – Reta de regressão linear Energia vs Produção

Como se pode verificar pela análise da reta de análise de regressão linear, y=0.0675x+32805, o consumo fixo de energia mensal da empresa é de 32.805 kWh/mês e para se produzir 1kg de malha consome-se 0,0675 kWh/kg.

A reta de regressão linear permite ainda calcular, a percentagem de energia média mensal que não está afeta diretamente à produção, que é: (%) = + = 32.80532.805 + 0,0675 × 128.157,4 = 79,13%

O restante 20,87% do consumo representa a parcela afeta efetivamente à produção variável.

O Gráfico 4.6 ilustra o comportamento do consumo específico de energia em função da produção.

y = 0,0675x + 32805R² = 0,2633

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000

Eletricidade vs Produção

Eletricidade (kWh)Linear (Eletricidade (kWh))


46

Gráfico 4.6 – Curva de consumo específico em relação à produção

O Gráfico 4.6 demonstra a economia de escala que se obtém com a produção em grande escala. Quanto maior for a produção, menor tende a ser o consumo específico de eletricidade. A reta apresentada tende para um consumo específico de 0,20 kWh/kg, para uma produção de 250.000 kg/mês.

Da mesma forma que o anterior gráfico demonstrado, o custo específico também tende a diminuir com o aumento da produção, conforme ilustrado no Gráfico 4.7.

y = 4179,1x-0,804

R² = 0,8847

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000

Consumo Esp. (kWh/kg) Potencial (Consumo Esp. (kWh/kg))

CAPÍTULO 4


Gráfico 4.7 – Curva de custo específico em relação à produção

Para uma produção de 250.000 kg/mês o custo específico tende para 0,02 EUR/kg, enquanto uma produção de 40.000 kg/mês tende para um custo específico de 0,13 EUR/kg.

Potência contratada

A potência contratada é a máxima potência tomada num período de 15 minutos no decorrer dos últimos 12 meses. A potência contratada média do período em análise foi de 186 kW. É um valor aceitável tendo em conta a potência instalada e a potência média utilizada.

4.3.2 Exame à instalação

Durante o período da auditoria optou-se por registar algumas variáveis elétricas. Utilizou-se, para o efeito, o registador “PQA824 da HT Instruments”, desde 2 a 10 de Abril de 2012 (ver Figura 4.1).

y = 838,7x-0,867

R² = 0,949

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000

Custo Esp. vs Produção

Custo Esp. (EUR/kg) Potencial (Custo Esp. (EUR/kg))


48

Figura 4.1 – Medições do consumo da fábrica

Amplitude da tensão

No Gráfico 4.8 estão ilustradas as amplitudes da tensão simples eficaz nas três fases.

Pode-se concluir que a amplitude respeita a norma de qualidade de tensão. Despacho 23705/2003 (DGEG) e NP EN 50160. Durante cada período de uma semana, 95% dos valores eficazes médios de 10 minutos, devem estar compreendidos entre 90% e 110% da tensão nominal ou declarada. Além disso, em BT, a tensão de alimentação deve estar sempre compreendida no intervalo entre os 85% e 110% da tensão nominal. Deste modo, a amplitude da tensão deve ficar situada entre 85% e 110% de 230 V, o equivalente ao limite mínimo de 196 V e limite máximo de 253 V.

CAPÍTULO 4


Gráfico 4.8 – Evolução das amplitudes das tensões simples eficazes nas três fases

Frequência

O valor nominal da frequência da tensão de alimentação é de 50 Hz. No caso de redes com ligação síncrona a redes interligadas, como acontece em Portugal continental, os valores médios de 10 segundos devem estar compreendidos entre 50 Hz +/-1%, ou seja, entre 49,5 Hz e 50,5 Hz durante 99,5% de um ano. Durante todo o ano este valor deve estar compreendido entre 47 Hz e 52 Hz (Gráfico 4.9).

Gráfico 4.9 – Evolução da frequência

0

50

100

150

200

250

300

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

Tens

ão (V

) V1_Avg [V]

V2_Avg [V]

V3_Avg [V]

Vmin

Vmáx

49

49,2

49,4

49,6

49,8

50

50,2

50,4

50,6

50,8

51

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

freq_Avg [Hz]

freq_máx [Hz]

freq_min [Hz]


50

Correntes

As intensidades de correntes médias apresentam um regime muito intermitente se compararmos a semana de trabalho interna (Gráfico 4.10). A ponta de consumo ocorre geralmente durante as horas de cheias.

Gráfico 4.10 – Evolução das amplitudes das correntes nas três fases

Potências

Nos Gráfico 4.11, Gráfico 4.12 e Gráfico 4.13, estão apresentadas a potência ativa, o diagrama de cargas diário (dia útil) e a potência aparente, respetivamente.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

I1_Avg [A]

I2_Avg [A]

I3_Avg [A]

CAPÍTULO 4


Gráfico 4.11 – Evolução da potência ativa

Gráfico 4.12 – Diagrama de cargas no dia 4 de abril de 2012 (quarta-feira)

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

Pt+_Avg [W]

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0:0

21:

122:

223:

324:

425:

527:

028:

129:

2210

:32

11:4

212

:52

14:0

215

:12

16:2

217

:32

18:4

219

:52

21:0

222

:12

23:2

2

Pt+_Avg [W]

Pt+_Avg [W]


52

Gráfico 4.13 – Evolução da potência aparente

Fator de potência

Pelo gráfico do fator de potência indutivo (Gráfico 4.14) pode-se verificar que o fator de potência indutivo está, durante muitas horas, abaixo do valor mínimo (fator de potência indutivo mínimo de 0.95).

Gráfico 4.14 – Evolução do fator de potência indutivo

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

St+_Avg [VA]

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,516:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

Pfti+_Avg

Pfti+_Min

CAPÍTULO 4


Nos períodos de vazio não deverá existir energia reativa injetada na rede. No entanto, registam-se alguns períodos, principalmente no horário de vazio, com injeção de energia reativa, como se pode ver no Gráfico 4.15.

Gráfico 4.15 – Evolução do fator de potência capacitivo

Taxas de distorção harmónica

A taxa de distorção harmónica em tensão é inferior a 8% (Gráfico 4.16), pelo que cumpre a norma NP EN 50160.

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

Pftc+_Avg


54

Gráfico 4.16 – Evolução da taxa de distorção harmónica em tensão e da taxa de distorção harmónica em corrente

A taxa de distorção harmónica em corrente também atinge valores muito elevados (ver Gráfico 4.16). A instalação deverá instalar um sistema de correção de harmónicos de forma a minimizar eventuais anomalias elétricas e consumos de energia desnecessários.

Resumo das características elétricas

Na Tabela 4.9 é feito um levantamento das características elétricas de maior realce.

Tabela 4.9 – Resumo características elétricas

U1 (V)

U2 (V)

U3 (V)

f (Hz)

I1 (A)

I2 (A)

I3 (A)

P (kW)

S (kVA)

FP ind

FP cap

THDu (%)

THDi (%)

Mínimo 223,9 223,7 224 49,92 4,19 3,23 2,28 1,01 23,07 -1 -1 1,87 12,49

Médio 232,78 233,03 233,09 50 99,72 97,69 95,36 63,75 67,58 0,57 -0,47 3,65 30,87

Máximo 243,1 244 243,6 50,06 179,7 173,7 180,2 115,8 123,4 0,99 1 7,83 67,91

Resumo da qualidade da onda de tensão

A Tabela 4.10 ilustra o resumo dos principais parâmetros da onda de tensão: amplitude e frequência.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

16:12

thdI

1_Av

g [%

]

thdV

1_Av

g [%

]

CAPÍTULO 4


Tabela 4.10 – Resumo qualidade da onda de tensão

U1 (V) U2 (V) U3 (V) f (Hz)

Ref. Nominal 230 230 230 50

Ref. Mínimo 85% 85% 85% 99%

Ref. Máximo 110% 110% 110% 101%

Mínimo 97,30% 97,26% 97,39% 99,84%

Médio 101,20% 101,30% 101,35% 100%

Máximo 105,70% 106,09% 105,91% 100,12%

Os valores mínimos, médios e máximos encontram-se de acordo com as normas de qualidade da onda de tensão em vigor.

4.3.3 Medidas de utilização racional de energia

Medidas propostas

A Tabela 4.11 indica as medidas de utilização racional de energia propostas.

Tabela 4.11 – Medidas de racionalização energética propostas

Medida nº

Medida Potênci

a Temp

o Consum

o Economia

Invest.

Amortiz.

kW h/ano kWh/ano kWh/ano kgep/ano EUR/ano EUR Ano

#1

Lâmpadas fluorescentes economizadoras (ECO) + Balastro eletrónico

10,4 3.450 43.087 34.488 10.000 4.484 7.310 1,63

#2

VEV para motores de aspiração e ventilação

7,92 5.520 137.222 33.950 9.846 4.410 6.754 1,53

#3 Solar fotovoltaico

90,0 1.500 135.000 N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.

TOTAL N.A. N.A. N.A. 68.438 19.846 8.894 14.064 1,58


56

A economia de energia de 8.894 EUR/ano traduz-se numa redução da fatura energética na ordem dos 14%. Além da economia de energia, estas medidas visam melhorar o conforto térmico, a disponibilidade dos equipamentos e a redução com outros custos, nomeadamente manutenção.

Principais resultados da auditoria energética

O consumo de energia ronda os 497 MWh/ano, o que equivale a 144 tep. Fica demonstrado que não é uma empresa de consumo intensivo de energia;

A potência média utilizada da iluminação representa 5,25% da potência total e 15,81% da energia consumida;

A força motriz representa a maior fatia da potência (65,09%) e a maior fatia do consumo e custo de energia (48,54%);

O custo médio anual de energia ronda 64.661 EUR. O custo médio de energia ronda os 0,13 EUR/kWh;

A única baixa de consumo de energia é no mês de agosto visto a empresa encerrar para férias;

A potência máxima ativa registada com o registador HT Instruments foi de 115,8 kW, durante 15 minutos, pelo que a potência contratada de 186 kW parece coerente;

A qualidade da onda de tensão é aceitável e respeitando as normas de qualidade de onda de tensão em vigor;

Não existem medidas de racionalização energética com período de retorno superior a três anos.

CAPÍTULO 5


5 CONCLUSÃO

O estágio realizado na Empresa de Serviços Energéticos DAPE mostrou-se extremamente positivo na consolidação e aprofundamento dos conhecimentos adquiridos ao longo da formação académica. A oportunidade de contacto com uma componente mais prática possibilitou a obtenção de uma perspetiva real da conceção e instalação de sistemas de energias renováveis, da realização de auditorias energéticas e da análise e avaliação de medidas de eficiência energética.

Na área das energias renováveis foram desenvolvidos projetos de dimensionamento e implementação de três sistemas fotovoltaicos: um sistema ligado à rede, destinado a uma unidade fabril com uma potência contratada de 186 kW; um sistema híbrido, isto é, um sistema que pudesse funcionar tanto como um sistema autónomo como um sistema ligado à rede, com uma potência instalada de 3,675 kW; um sistema autónomo de pequena dimensão, que garantisse um consumo diário de 785Wh, a ser instalado em Angola.

Nos sistemas solares fotovoltaicos projetados foram tidos em consideração os diferentes fatores fulcrais em projetos desta natureza: as tecnologias existentes no mercado, a disponibilidade local da fonte de energia; a redução do consumo de energia não renovável, a diminuição da fatura energética e o tempo de recuperação do investimento dos projetos apresentados, bem como a legislação em vigor, nomeadamente a que estabelece o regime jurídico aplicável à produção de eletricidade a partir de recursos renováveis e os regimes de remuneração.

Durante o estágio foi possível acompanhar a execução de várias auditorias energéticas realizadas em instalações do setor industrial. Cada auditoria energética executada, para além de uma caraterização energética pormenorizada da instalação (com base nos dados recolhidos no trabalho de campo realizado), envolveu a análise técnico-económica das medidas de utilização racional de energia propostas, com base nas oportunidades de racionalização de consumos identificadas durante a fase de análise e tratamento dos elementos recolhidos. A implementação de medidas de racionalização e de economia de energia viáveis do ponto de vista técnico e económico contribuirão para a melhoria do desempenho energético da instalação e têm como objetivo a redução do peso da fatura energética na estrutura de custos globais.

Na área da eficiência energética, foi ainda feita a análise técnico-económica das medidas de eficiência energética a implementar numa unidade fabril, com um impacto positivo na redução da fatura de eletricidade. As medidas analisadas envolvem, essencialmente, a substituição de tecnologias em cargas de iluminação e a instalação de variadores eletrónicos de velocidade em cargas de força motriz.

Conclusão

58

Como estratégia de marketing e como forma de dar a conhecer aos potenciais clientes os produtos e serviços que a Empresa de Serviços Energéticos DAPE oferece, foram elaboradas brochuras informativas sobre os sistemas fotovoltaicos de microgeração e minigeração. Foram igualmente elaboradas brochuras com informação referente à utilização racional de energia e consequente redução da fatura energética.

REFERÊNCIAS


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ADENE (2012). Agência para a Energia. www.adene.pt.

Barbosa, F. (2009). Gestão de energia. Trabalho elaborado no âmbito da unidade curricular de Gestão de Energia, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.

BATERIAS (2012). Disponível em http://tienda.lacasasostenible.com/baterias/160-midac-gel-2-v-opzv.html.

Carneiro, J. (2009). Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos. Projecto interdisciplinar, Universidade do Minho, Guimarães.

Coelho, D. (2010). Utilização racional de energia: iluminação. Unidade curricular de Gestão de Energia, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Coimbra.

CRIS Energia (2012). Energia Fotovoltaica na Arquitetura. Disponível em www.crisenergia.blogspot.pt.

DANFOSS (2012). Danfoss Group Global. www.danfoss.com.

DGEG (2012). Direção Geral de Energia e Geologia, www.dgeg.pt.

DL 118-A (2010). Decreto-Lei nº118-A/2010 de 25 de outubro de 2010, I Série, Nº207/4834 (2).

DL 34 (2011). Decreto-Lei nº34/2011 de 8 de março de 2011, I Série, Nº47/1316.

DL 71 (2008). Decreto-Lei nº71/2008 de 15 de abril, I Série, Nº74/2222.

DQA (2012). Auditorias Energéticas e a Gestão de Energia. Disponível em www.dqa.pt.

EUROSTAT (2012). Energy Statistics – Energy Dependence. Disponível em http://epp.eurostat.ec.europa.eu.

FCTUC (2012). Auditorias de energia e ORC’s. Unidade curricular de Gestão de Energia Eléctrica do departamento de Engenharia Eletrotécnica da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra, Coimbra.

Ferreira, B., Sá, R. (2006). Aplicações não convencionais de energia solar fotovoltaica. Relatório final de projecto da Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.

FFSOLAR (2012). Energia Renováveis. www.ffsolar.com.

JINKO (2012). Photovoltaic Panels. Disponível em www.tienda-solar.es/en/product/panel-solar-fotovoltaico-jinko-180-wp-24v.

http://www.adene.pt/

http://tienda.lacasasostenible.com/baterias/160-midac-gel-2-v-opzv.html

http://tienda.lacasasostenible.com/baterias/160-midac-gel-2-v-opzv.html

http://www.crisenergia.blogspot.pt/

http://www.danfoss.com/

http://www.dgeg.pt/

http://www.dqa.pt/

http://epp.eurostat.ec.europa.eu/

http://www.ffsolar.com/

http://www.tienda-solar.es/en/product/panel-solar-fotovoltaico-jinko-180-wp-24v

http://www.tienda-solar.es/en/product/panel-solar-fotovoltaico-jinko-180-wp-24v

Conclusão

60

Lavado, A. (2009). Os actuais desafios da energia. implementação e utilização das energias renováveis. Mestrado em Ciências e Tecnologias de Ambiente, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisboa.

Magueijo, V., Fernandes, M., Matos, H., Nunes, C., Calau, J., Carneiro, J., Oliveira, F. (2010), Medidas de eficiência energética aplicáveis à indústria portuguesa: um enquadramento tecnológico sucinto. ADENE, Algés.

PROTOCOLO DE QUIOTO (1997). Protocolo de Quioto.

Purim, C. (2008). Desenvolvimento de um colector solar para iluminação direta com fibra óptica. Programa de pós-graduação em desenvolvimento de tecnologia, Instituto de Engenharia do Paraná, Curitiba.

REN (2012). Organização do Sistema Elétrico Nacional, disponível em www.ren.pt.

Sá, A. (2010). Guia de aplicações de gestão de energia e eficiência energética. Publindústria, edições técnicas, Porto.

Santos, F. (2011). Utilização de energia fotovoltaica para a eficiência energética de uma moradia. Dissertação realizada no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.

Santos, J. (2006). Compensação do factor de potência. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.

SHARP (2012). Photovoltaic Panels. www.sharp-world.com.

SMA (2012). Solar Technology AG. www.sma.de.

STECASOLAR (2012). Solar Electronics. www.stecasolar.com.

Teixeira, B. (2010). Aplicabilidade e funcionalidade de elementos fotovoltaicos como revestimento exterior de edifícios. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.

http://www.ren.pt/

http://www.sharp-world.com/

http://www.sma.de/

http://www.stecasolar.com/

61

ANEXOS

Anexo 1

Dimensionamento de um

sistema autónomo

Designação SISTEMA

Painel Fotovoltaico PAINEL QUANTIDADE POTÊNCIA TOTAL

JKM-175M 3 525 W

Estrutura Painéis Alumínio e aço inox

Controlador Solar PRS 2020

Inversor STECA Studer AJ600

Bateria CAPACIDADE QUANTIDADE BATERIA

130 Ah (C100) 2 S12/130 Ah

Produção média diária (Angola) 2835 W/dia

Aplicações Pequenos electrodomésticos, televisões, iluminação, pequenas

ferramentas eléctricas e qualquer aplicação até 600W.

Exemplo de consumo do KIT

Componentes W/h Horas

1Televisão 100 5

1 Frigorifico 100 12

10 Lâmpadas LED 5 5

1 Micro-Ondas 600 1

1 PC Portátil 50 5

TOTAL W/dia 2575

Anexo 2


sistema híbrido

Requerente:

Projeto/Desenho:

Designação:

Desenho Nº :1

Escala:(Esquema

Representativo)

S/E

Estrada Nacional 101, nº 4664715-214 Nogueira-Braga

Telef.: 253 286 351Email: [email protected]

Data:

Local:

25-06-2012

Planta de Instalação

N.º de painéis:N.º de inversores:

Área de instalação:Potência inst. FV:Potência a instalar:

15 SHARP ND-R245A5

24.6 m²

3.675 kW

Altitude:

Temperatura média anual:

Coordenadas Geográficas:

Desfazamento c/ SUL:Sombreamento:

3 m

15 ºC

41º23`34 N - 8º46`32 O

n/an/a

*Nota: A disposição escolhida para a proposta de instalação émeramente demonstrativa, avaliando apenas o espaço necessáriopara a instalação fixa.

Esquema Instalação

Equipamentos

Sistema Fotovoltaico1

Sharp ND-R245A5

Caracterização do local

1 SMA Sunny Boy 3300

3.3 kW

SMA Sunny Boy 3300

Proposta sistema de 3.3 kW

1 Sunny Island 3324

SMA Sunny Island 3324

Bateria MIDACGEL OPZV

Diogo CostaDiogo Costa

Anexo 3


sistema ligado à rede

Requerente:

Projecto/Desenho:

Zonas de Trabalho

1Escala:

(EsquemaRepresentativo)

S/E4715-214 Nogueira-Braga


Data:

Local:

Zonas de Trabalho

C1

C2

C4

C3

PE

C1 - 70

C2 - 140

C3 - 110

C4 - 40

PE - 72

TOTAL: 432

Sentido da

SOMBREAMENTO

Diogo Costa

09-03-2012

3.0 m 3.0 m 3.0 m 3.0 m

1.0

5 m

Requerente:

Projecto/Desenho:

Designação:Vista Corte - Zona C1

Desenho Nº :

1Escala:


S/E



Data:

Local:AVELANAFábrica de Malhas S.A

1.1

5 m

Esquema em Corte ZONA C1

Sentido da

Instalação

Vista de Cima

12.1 m

20

.0 m

SOL OR

B

MEZE

D

12

Diogo Costa

09-03-2012

Diogo Costa

Requerente:

Projecto/Desenho:


Vítor QueirósDesenho Nº :

1Escala:


S/E



Data:

Local:

26-01-2012

Abade do Neiva - BCL

AVELANAFábrica de Malhas S.A


Sentido daInstalação

Cortes Triângulos:

3 Painéis Horizontais

1.70 m

2.38 m

2.80 m

SOL OR

B

MEZE

D

12


0.89 m

1.20 m

1.80 m

5.10 m

Diogo Costa

09-03-2012

Requerente:

Projecto/Desenho:


Vítor QueirósDesenho Nº :

1Escala:


S/E



Data:

Local:

26-01-2012

Abade do Neiva - BCL

AVELANAFábrica de Malhas S.A


SOL OR

B

MEZE

D

12

Sentido daInstalação

Cortes Triângulos:


0.97 m

2.05 m

2.80 m

3.10 m


0.59 m

1.20 m

1.80 m

09-03-2012

Diogo Costa

Requerente:

Projecto/Desenho:

Vista Corte - Zona C4

1Escala:


S/E4715-214 Nogueira-Braga


Data:

Local:


SOL OR

B

MEZE

D

12

0.53 m

1.20 m

1.80 m

2.80 m

Diogo Costa

09-03-2012

Requerente:

Projecto/Desenho:

Designação: Soluções de ligação à rede - Miniprodução

Desenho Nº :

1Escala:


S/E



Solução Nº9

x "strings" com módulos cada = 9módulos/inversor x "strings" com módulos cada = 9módulos/inversor x "strings" com módulos cada = 9módulos/inversor x "strings" com módulos cada = 9módulos/inversor x "strings" com módulos cada = 9módulos/inversor

Barramento Terra

)nv.

MF. MF. MF. MF. MF. MF.

Neutro

Terra de protecção Terra de protecçãokW/hPTM.T QGBTSF

)DDM

)C

Q)

)nv. )nv. )nv. )nv. )nv.

Terra de serviço

SMLegenda:MF - Módulo Fotovoltaico Sharp ND-R A uni.)nv. - )nversor DANFOSS TLX Pro uni.Q)- Quadro )nstalação)D - )nterruptor Diferencial x x A mADM - Disjuntor Modular x x A)C - )nterruptor de Corte x AkW/h - Contador miniprodução acessível ao distribuidorSF - Seccionador fusível tripolar + neutroQGBT - Quadro geral de baixa tensãoDCG - Disjuntor omnipolar Corte GeralPT - Posto de transformaçãoSM - Sistema de monitorização da instalaçãoM.T. - Rede de média tensão

DCG

x "strings" com módulos cada = 9módulos/inversor

Diogo CostaDiogo Costa

Anexo 4

Brochuras

Estrada Nacional , Nº

- Braga PORTUGAL

T.+

.dape.pt

Sistemas de Sombreamento Estratégia de arrefecimento

Melhores condições de iluminação

natural

Estratégia de aquecimento, evitan-

do saída de ar quente

Isolamento Térmico

Revista as suas fachadas pelo exterior,

Diminua o Risco de Condensação

e Economize Energia

Substituição de Envidraçados

Su situa e id açados si ples po id os du-plos o aixilha ia de o te té i o

Películas

Melhore o seu Conforto Térmico

e Economize

Obtenha um caudal de ventilação constante

com

Grelhas autorreguláveis

Ou aposte aposte em

Fachadas ventiladas opacas ou envi-

draçadas e com painéis fotovoltaicos

Coberturas ajardinadas

Faça usuf uto da luz sola

Co se e e e gia

Usuf ua de ilu i ação de ualidade

E e o o ize

Ventilação Natural

Pelí ulas Releto as

P otege o t a o alo e ofus a e to

O té aio p i a idade

Pelí ulas de Segu a ça

Refo ça os seus id os

Ajuda a a te o luga e aso de ue a

Clarabóias

Si ta o fo to o seu la

Aposte o desig exte io

Maio o fo to


- Braga PORTUGAL

T.+

www.dape.pt

Solar Térmico Redução de 75% nos custos de

energia, para aquecimento de

águas

Vida útil aproximadamente 15

anos

Funcionamento simples e fiável

Pode ser integrado com sistemas

de aquecimento já existentes

(caldeiras, esquentadores, etc.)

Solar Fotovoltaico Torne-se um microprodutor/miniprodutor

Venda energia a cerca de 3x superior

ao valor que compra

Investimento seguro

Vida útil: superior a 15 anos

Retorno de 5 a 7 anos

Sistema Fotovoltaico Isolado Produza a sua própria energia onde quiser,

e tenha a possibilidade de a consumir

quando quiser.

Diga-nos o que

pretende,

nós

criámos a

solução.

Aquecimento

Poupe,

a partir de 1 kilowatt de eletricidade produz 3 a 5 kilowatts de calor;

até 50% na fatura de aquecimento.

Piso Radiante

Melhora a qualidade do ar interior

Aquece de forma rápida e uniforme

(cerca de 10 minutos)

Poupança de energia, 10 a 15% em

relação aos tradicionais

Seguro

Iluminação Tenha uma iluminação eficiente e econó-

mica, através dos nossos sistemas de ilu-

minação:

Se sores de lu i osidade

Reguladores de i te sidade

Se sores de prese ça

Ilu i ação Fluores e te o pa ta e LED

Su situição de luores e tes tu ola-res T8 por T5

Baixo consumo com sistemas fiáveis

Produção e Eficiência Energética


- Braga PORTUGAL

T.+

.dape.pt

Paredes/Pilares/Vigas Reforço estrutural de alvenarias e

betão armado

Coberturas

Evite que a sua casa perca anos de vida

Impermeabilização de co-

berturas

Proteção de humidade

Reabilitação da cobertura

Levantamento de coberturas em fibrocimento

Substituição de Tubagens Melhore a sua qualidade de vida

Forma mais económica de aumentar a

vida útil dos aparelhos

Impermeabilização

Reestruture e Reabilite a Sua Casa

Proteja, preserve e dê um aspeto visual

agradável à sua fachada

Tratamento de juntas

Faça usufruto da luz solar

Su situição de idros

Pi tura de ferrage s

Isola e to o tela de alu í io

Melhora e to a estrutura

Fachadas

Co heça os elhores étodos para proteção

de etais

Substituição de Clarabóias

E ite da ii ar as estruturas, trate-as o ju tas de dilatação

Sistemas anti corrosivos

Proteção de:

Pis i as

Depósitos de água

Et .


- Braga PORTUGAL

T.+

www.dape.pt

Soluções Aquecimento

Salvaguarde o conforto da sua habitação, poupando o

ambiente e a sua carteira. Opte pelas melhores soluções de

climatização e aquecimento de águas propostas pela DAPE.

A POUPANÇA

A partir de 1 kilowatt de eletricidade produz 3 a

5 kilowatts de calor.

Poupe até 50% na fatura de aquecimento.

Os nossos produtos adequam-se para qualquer tipo de

situação:

Remodelações

Novas habitações

Apartamentos e comércio.

Substitua hoje a sua caldeira

a gasóleo!

VANTAGENS

Menos energia, mais conforto na habitação

Custo mínimo instalação

Diversidade de configuração

Menos Emissões de CO2

As nossas soluções permitem a

ligação de coletores solares

térmicos

Micro Inversores

Eficiência e diversidade

DAPE Micro Inversores

DPMI 480-60

DPMI 240-60

Estrada Nacional 101, Nº 466

4715-214 Braga

PORTUGAL

T.+351 253286351

www.dape.pt

Máximo aproveitamento energia

Robustez e flexibilidade instalação

Monitorização avançada

Sistemas ligação à rede

Output (AC) DPMI 480-60 DPMI 240-60

Max. (W) 450 225

Nominal (A) 1.96 0.98

Nominal (V) 230 230

Nominal (Hz) 50 50

Fator Energia >0.95 >0.95

Ficha Técnica

Input (DC) DPMI 480-60 DPMI 240-60

Max. (W) 500 260

Máx. (A) 22 12

Máx. CC (A) 32 16

Min/ Máx. (V) 20-44 20-44

MPPT (V) 24-35 23-35

Microgeração Máximo rendimento


4715-214 Braga

PORTUGAL

T.+351 253286351

www.dape.pt

Inversor KACO 4200 Estrutura* para 18 painéis 18 painéis Jinko jKM-230W

Inversor KACO 4200 18 painéis Sharp ND-R230A2/5

O preço inclui:

Contador + fichas ligação

Nota: Ao preço referido acresce IVA à taxa legal em vigor, mais despesas de transporte.


5.900,00€

O preço inclui:

Contador + fichas ligação 7.000,00€

* telhado plano ou inclinado


Estrutura para 18 painéis



4715-214 Braga

PORTUGAL

T.+351 253286351

www.dape.pt

Inversor KACO 4400 Estrutura* para 19 painéis 19 painéis Jinko jKM-230W

Inversor KACO 4400 19 painéis Sharp ND-R230A2/5

O preço inclui:




5.900,00€

O preço inclui:







4715-214 Braga

PORTUGAL

T.+351 253286351

www.dape.pt

Inversor Solarmax 4200S Estrutura* para 20 painéis 20 painéis Jinko jKM-230W

Inversor Solarmax 4200S 20 painéis Sharp ND-R230A2/5

O preço inclui:




5.900,00€

O preço inclui:





Minigeração 10 kW Máximo rendimento


4715-214 Braga

PORTUGAL

T.+351 253286351

www.dape.pt

Inversor TLX

PRO+10

Estrutura* para 48 painéis 48 painéis Jinko jKM-230W

48 painéis Sharp ND-R230A2/5

O preço inclui:




5.900,00€

O preço inclui:




Estrutura para 48 painéis Inversor TLX

PRO+10



4715-214 Braga

PORTUGAL

T.+351 253286351

www.dape.pt



O preço inclui:




2 Inversores TLX

PRO+10

5.900,00€

O preço inclui:




Estrutura para 96 painéis 2 Inversores TLX

PRO+10



4715-214 Braga

PORTUGAL

T.+351 253286351

www.dape.pt



O preço inclui:




6 Inversores TLX

PRO+15

5.900,00€

O preço inclui:




Estrutura para 480 painéis 6 Inversores TLX

PRO+15

1 Inversor TLX

PRO+10

1 Inversor TLX

PRO+10

Anexo 5

Auditorias

Auditoria Energética

Mundifios

Comércio de Fios, S.A.

S. João de Ponte – Guimarães

Data da auditoria: 20 de abril de 2012

Relatório de Auditoria Energética

3

Índice

1. Introdução ................................................................................................................. 8

2. Informação sobre a empresa .................................................................................... 9

2.1 Nome .................................................. ................................................... ............................ 9

2.2 Morada................................................... ................................................... ......................... 9

2.3 NIF .................................................. ................................................... ................................. 9

2.4 Contactos .................................................. ................................................... ..................... 9

2.5 Coordenadas GPS .................................................. ................................................... ...... 9

2.6 Ramo da indústria .................................................. ................................................... ....... 9

2.7 CAE .................................................. ................................................... ............................... 9

2.8 Número de funcionários .................................................. ................................................ 9

2.9 Planta .................................................. ................................................... .......................... 10

2.10 Caracterização do edifício .................................................. ........................................ 11

2.11 Utilização .................................................. ................................................... .................. 11

3. Contabilidade Energética ........................................................................................ 12

3.1 Fontes de energia .................................................. ................................................... ..... 12

3.2 Instalação elétrica .................................................. ................................................... ..... 12

3.3 Produção .................................................. ................................................... .................... 12

3.4 Iluminação .................................................. ................................................... .................. 14

3.5 Força motriz .................................................. ................................................... ............... 17

3.6 Resumo das cargas .................................................. ................................................... .. 17

3.7 Contrato de eletricidade .................................................. .............................................. 19

3.8 Fatura de energia .................................................. ................................................... ...... 19

3.9 Consumos específicos .................................................. ................................................ 20

3.10 Potência contratada .................................................. .................................................. 25

4. Exame de instalação ........................................................................................... 26

4.1 Amplitude da tensão .................................................. ................................................... . 26

4.2 Frequência .................................................. ................................................... ................. 27

4.3 Correntes .................................................. ................................................... .................... 27

4.4 Potências .................................................. ................................................... .............. 28

4.5 Fator de potência .................................................. ................................................... ...... 29

4.6 Resumo características elétricas .................................................. .............................. 31


4

4.7 Resumo qualidade da onda de tensão .................................................. ..................... 31

5. Medidas de utilização racional de energia .............................................................. 32

5.1 Medidas propostas .................................................. ................................................... ... 32

5.2 Lista de verificação de recomendações de eficiência energética .......................... 32

6. Conclusões .......................................................................................................... 33

Lista de anexos ........................................................................................................... 34

7.1 Anexo 1 – Resumo das Faturas de Eletricidade................................................... .... 34

7.2 Anexo 2 – Lista de Verificação de Recomendações de Eficiência Energética .... 34

7.3 Anexo 3 – Lista de Equipamentos .................................................. ............................ 34


5

Índice Figuras

Figura 1 – Fotografia aérea (Google Earth) .................................................. ...................... 10

Figura 2 – Mapa das estradas (Google Maps) .................................................. ................. 10


6

Índice Tabelas

Tabela 1 – Produção de janeiro a dezembro de 2011 .................................................. ..... 13

Tabela 2 – Tabela geral de iluminação por locais .................................................. ............ 15

Tabela 3 – Repartição de potência elétrica e energia relativa à iluminação pelas

diferentes secções da fábrica .................................................. ............................................... 17

Tabela 4 – Quantidade de lâmpadas fluorescentes tubulares instaladas ...................... 17

Tabela 5 – Resumo por tipo de carga .................................................. ................................ 18

Tabela 6 – Resumo de repartição por secção .................................................. .................. 18

Tabela 7 – Repartição da energia consumida pelo respetivo período horário ............... 20

Tabela 8 – Repartição de consumos e produções .................................................. ........... 21

Tabela 9 – Resumo características elétricas .................................................. ..................... 31

Tabela 10 – Resumo qualidade da onda de tensão .................................................. ......... 31

Tabela 11 – Medidas de racionalização energéticas propostas ....................................... 32


7

Índice Gráficos

Gráfico 1 – Evolução da produção mensal (kg/mês) .................................................. ....... 13

Gráfico 2 – Custo mensal de eletricidade (em euros) .................................................. ..... 19

Gráfico 3 – Relação temporal do consumo da eletricidade e da produção ................... 22

Gráfico 4 – Reta de regressão linear Energia vs Produção ............................................. 23

Gráfico 5 – Curva de consumo específico em relação à produção ................................. 24

Gráfico 6 – Curva de custo específico em relação à produção ....................................... 25

Gráfico 7 – Evolução das amplitudes das tensões simples eficazes nas três fases .... 26

Gráfico 8 – Evolução da frequência .................................................. ................................... 27

Gráfico 9 – Evolução das amplitudes das correntes nas três fases ............................... 28

Gráfico 10 – Evolução da potência ativa .................................................. ........................... 28

Gráfico 11 – Evolução da potência aparente .................................................. .................... 29

Gráfico 12 – Evolução do fator de potência indutivo .................................................. ....... 30

Gráfico 13 – Evolução do fator de potência capacitivo .................................................. ... 30

Auditoria Energética

Fego-Flá

Fabricação de calçado

Santo Estevão Barrosas – Lousada

Data da auditoria: 12 de junho de 2012


3

Índice

1. Introdução ................................................................................................................. 8

2. Informação sobre a empresa .................................................................................... 9

2.1 Nome .................................................. ................................................... ............................ 9

2.2 Morada................................................... ................................................... ......................... 9

2.3 NIF .................................................. ................................................... ................................. 9

2.4 Contactos .................................................. ................................................... ..................... 9

2.5 Coordenadas GPS .................................................. ................................................... ...... 9

2.6 Ramo da indústria .................................................. ................................................... ....... 9

2.7 CAE .................................................. ................................................... ............................... 9

2.8 Número de funcionários .................................................. ................................................ 9

2.9 Planta .................................................. ................................................... ............................ 9

2.10 Caracterização do edifício .................................................. ........................................ 11

2.11 Utilização .................................................. ................................................... .................. 11

3. Contabilidade Energética ........................................................................................ 12

3.1 Fontes de energia .................................................. ................................................... ..... 12

3.2 Instalação elétrica .................................................. ................................................... ..... 12

3.3 Produção .................................................. ................................................... .................... 12

3.4 Iluminação .................................................. ................................................... .................. 14

3.5 Força motriz .................................................. ................................................... ............... 16

3.6 Bombagem .................................................. ................................................... ................. 16

3.7 Resumo das cargas .................................................. ................................................... .. 16

3.8 Contrato de eletricidade .................................................. .............................................. 18

3.9 Fatura de energia .................................................. ................................................... ...... 18

3.10 Consumos específicos .................................................. .............................................. 19

3.11 Potência contratada .................................................. .................................................. 23

4. Exame de instalação ........................................................................................... 24

4.1 Amplitude da tensão .................................................. ................................................... . 24

4.2 Frequência .................................................. ................................................... ................. 25

4.3 Correntes .................................................. ................................................... .................... 25

4.4 Potências .................................................. ................................................... .............. 26

4.5 Fator de potência .................................................. ................................................... ...... 28


4

4.6 Taxas de distorção harmónica .................................................. ................................... 29

4.7 Resumo características elétricas .................................................. .............................. 30

4.8 Resumo qualidade da onda de tensão .................................................. ..................... 30

5. Medidas de utilização racional de energia .............................................................. 31

5.1 Medidas propostas .................................................. ................................................... ... 31

5.2 Lista de verificação de recomendações de eficiência energética .......................... 31

6. Conclusões .......................................................................................................... 32

7. Lista de anexos.................................................................................................... 33

7.1 Anexo 1 – Resumo das Faturas de Eletricidade................................................... .... 33

7.2 Anexo 2 – Lista de Verificação de Recomendações de Eficiência Energética .... 33

7.3 Anexo 3 – Lista de Equipamentos .................................................. ............................ 33


5

Índice Figuras

Figura 1 - Fotografia aérea (Google Earth) .................................................. ........................ 10

Figura 2 - Mapa das estradas (Google Maps) .................................................. ................... 10


6

Índice Tabelas

Tabela 1 - Produções de janeiro a dezembro de 2011 .................................................. .... 13

Tabela 2 - Tabela geral de iluminação por locais .................................................. .............. 15

Tabela 3 - Repartição de potência elétrica e energia relativa à iluminação pelas

diferentes secções da fábrica .................................................. ............................................... 15

Tabela 4 - Quantidade de lâmpadas fluorescentes tubulares instaladas ........................ 16

Tabela 5 - Resumo por tipo de carga .................................................. .................................. 16

Tabela 6 - Resumo de repartição por secção .................................................. .................... 17

Tabela 7 - Repartição da energia consumida pelo respetivo período horário ................ 19

Tabela 8 - Repartição de consumos e produções .................................................. ....... 20

Tabela 9 - Resumo características elétricas .................................................. ...................... 30

Tabela 10 - Resumo qualidade da onda de tensão .................................................. .......... 30

Tabela 11 - Medidas de racionalização energéticas propostas ........................................ 31


7

Índice Gráficos

Gráfico 1- Evolução da produção mensal (pares/mês) .................................................. .... 13

Gráfico 2 - Evolução da produção média horária .................................................. .............. 14

Gráfico 3 - Custo mensal de eletricidade (em euros) .................................................. ....... 18

Gráfico 4 - Relação temporal do consumo da eletricidade e da produção ..................... 20

Gráfico 5 - Reta de regressão linear Energia vs Produção ............................................... 21

Gráfico 6 - Curva de consumo específico em relação à produção ................................... 22

Gráfico 7 - Curva de custo específico em relação à produção ......................................... 23

Gráfico 8 - Evolução das amplitudes das tensões simples eficazes nas três fases ...... 24

Gráfico 9 - Evolução da frequência .................................................. ..................................... 25

Gráfico 10 - Evolução das amplitudes das correntes nas três fases ............................... 26

Gráfico 11 - Evolução da potência ativa .................................................. ............................. 26

Gráfico 12 - Diagrama de cargas no dia 5 de junho de 2012 (terça-feira) ...................... 27

Gráfico 13 - Evolução da potência aparente .................................................. ...................... 27

Gráfico 14 - Evolução do fator de potência indutivo .................................................. ......... 28

Gráfico 15 - Evolução do fator de potência capacitivo .................................................. ..... 29

Gráfico 16 - Evolução da taxa de distorção harmónica em tensão e da taxa de

distorção harmónica em corrente .................................................. ........................................ 29

Eficiência energética e integração de energias renováveis...

Documents

Transcript of Eficiência energética e integração de energias renováveis...