Avaliação do potencial das envolventes e dos sistemas de energia renovável para otimização dos consumos energéticos de uma unidade industrial

Abstract

Os edifícios industriais são grandes consumidores de energia, representando as atividades industriais um consumo substancial da energia, atingindo uma percentagem de 25% da energia total consumida a nível mundial em 2017. Este setor requer uma elevada quantidade de energia para a realização dos processos industriais, de forma a trabalhar e transformar as matérias-primas em produtos finais que satisfaçam as necessidades do Homem, tornando-o num dos mais importantes na economia global. Isto leva a que sejam emitidas grandes quantidades de CO2 que é responsável pelo aquecimento global. Neste contexto de preocupação ambiental e eficiência energética, estes grandes consumidores são essenciais para reduzir o consumo de energia e de emissões. Perante este cenário, neste trabalho efetuou-se a avaliação detalhada da envolvente e dos sistemas de climatização de uma unidade industrial com grande consumo energético, com o objetivo principal de identificar o potencial das suas envolventes e dos seus sistemas AVAC e de energia renovável para otimização dos consumos energéticos. Para tal, fez-se a modulação dos edifícios do complexo industrial no programa de simulação dinâmica do desempenho energético de edifícios (eQuest). Posteriormente, com base nos resultados das simulações energéticas dinâmicas, foi avaliado o consumo energético por zona e por tipo de consumo na climatização, com vista a identificar onde se consome mais na unidade industrial e depois analisar cenários de melhoria com vista à redução e otimização dos respetivos consumos. Com base nos dados e análises, foram desenvolvidos cenários de otimização energética que consideram a adoção de tecnologias baseadas em sistemas de produção de energia a partir de fontes renováveis e modificações ao nível das envolventes, tais como, a título de exemplo, equipamentos de produção e armazenamento de energia renovável e soluções de isolamento de paredes. A avaliação económica foi realizada para cada cenário, considerando os investimentos necessários, as economias potenciais e os períodos de retorno. Conclui-se então que o cenário das envolventes e o cenário das baterias não eram exequíveis devido ao facto de terem grandes períodos de retorno. O cenário dos painéis fotovoltaicos e das turbinas eólicas já eram viáveis por terem períodos de retorno mais aceitáveis para quem investe e por corresponderem também a grandes reduções no consumo de energia.

Industrial buildings are major energy consumers, with industrial activities accounting for a substantial amount of energy consumption, reaching 25 per cent of the total energy consumed worldwide in 2017. This sector requires a large amount of energy to carry out industrial processes, in order to work and transform raw materials into end products that satisfy human needs, making it one of the most important in the global economy. This leads to the emission of large amounts of CO2, which is responsible for global warming. In this context of environmental concern and energy efficiency, these large consumers are essential for reducing energy consumption and emissions. Considering this background, this study carried out a detailed assessment of the building envelope and HVAC systems of an energy-intensive industrial unit, with the main aim of identifying the potential of its building envelope and HVAC and renewable energy systems for optimising energy consumption. To this end, the industrial building complex was modelled using a dynamic energy simulation software (eQuest). Subsequently, based on the results of the dynamic energy simulations, energy consumption was assessed by zone and by type of consumption in air conditioning, with a view to identifying where the industrial unit consumes the most and then analysing improvement scenarios with a view to reducing and optimising the respective consumption. Based on the data and analyses, energy optimisation scenarios were developed that consider the adoption of technologies based on renewable energy production systems and modifications to the building envelope, such as renewable energy production and storage system and wall insulation solutions. The economic assessment was carried out for each scenario, taking into account the necessary investments, potential savings and payback periods. It was then concluded that the envelope scenario and the battery scenario were not feasible because they had long payback periods. The photovoltaic panels and wind turbine scenarios were already feasible because they had more acceptable payback periods for those investing and also corresponded to large reductions in energy consumption.