Gestão de energia : 2008/2009

Aula # T2

Transformação de energia

Prof. Miguel Águasmiguel.aguas@ist.utl.pt

Gestão de Energia

Objectivos da aula

RESUMO

TEMAS NÃO AGENDADOS:• Resultados do inquérito• OPEC documentation

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 2 of 53

MATÉRIA DA AULA:• Transformação de energia

• Formas de energia• Capital de energia• Análise de ciclos, rendimento e eficiência

Gestão de Energia

Temas não agendados

INQUÉRITO

Pergunta Total 1 2 3 4

Trabalhos de energia 25% 26% 22% 52%

1ª Lei 57% 13% 57% 17% 13%

Ciclos termodinamicos 45% 9% 30% 48% 13%

Energia e ambiente 75% 35% 57% 9%

Legislação 43% 4% 22% 74%

Visita a instalação 68% 52% 48%

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 3 of 53

Tarifas electricidade 45% 9% 43% 22% 26%

Interesse 46% 9% 35% 43% 13%

Expectativas 90% 83% 9% 4% 4%

Classificação N. alunos

Muito bom (80 a 100%) 1

Bom (60 a 80%) 8

Médio (40 a 60%) 13

Fraco (20 a 40%) 2

Muito fraco (0 a 20%)

Gestão de Energia

Temas não agendados

OPEC Monthly oil market report – March 2009

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Gestão de Energia

Temas não agendados

OPEC World oil outlook - 2008

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 5 of 53

Gestão de Energia

Objectivos da aula

MATÉRIA DA AULA:

• Transformação de energia• Formas de energia

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 6 of 53

• Formas de energia• Capital de energia• Equipamentos especiais

Gestão de Energia

Transformação de energia

Diagrama de Sankey

Energia primária

(fonte)

Energia final

(contador)

Degradação da conversão entre

formas de energia

Transformação de energia:

� Barragens, centrais termoeléctricas, torres eólicas, ...

� Refinarias, …

� Transp. combustíveis, redes eléctricas, …

Conversão de energia:

� Motores eléctricos, ...

Oferta

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Energia útil

Energia produtiva

Degradação de energia nos

equipamentos próprios

Desperdício de energia na utilização

� Motores eléctricos, ...

� Lâmpadas, …

� Motores térmicos, …

Utilização de energia:

� Produção, ...

� Transporte, …

� Conforto, …

Procura

Energia primária = Energia produtiva + ΣΣΣΣ degradações

Gestão de Energia

Transformação de energia

Gas natural

Electricidade

Central eléctrica e

transporte 50%

ILUMINAÇÃO FLUORESCENTE

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 8 of 53

Lâmpadas e

luminária

Projecto e

utilização

Iluminação do livro

Luz

50%

80%

Total de perdas = 95%

Gestão de Energia

Transformação de energia

Petróleo bruto

Gasolina

Refinação e

transporte 5%

TRANSPORTE AUTOMÓVEL

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 9 of 53

Motor e acessórios

Trânsito e

condução

Chegar ao destino

Movimento

75%

50%

Total de perdas = 88%

Gestão de Energia

Análise de ciclo de vida

ANÁLISE DE CICLO DE VIDA

Ao consumo de energia na operação deve-se adicionar o consumo de energia associado à construção (Capital de Energia) e ao desmantelamento/reciclagem (Energia de reciclagem)

Energia primáriatotal = Energia primáriaoperação x N. Anos +

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 10 of 53

Energia primáriatotal = Energia primáriaoperação x N. Anos +Capital de energia + Energia de reciclagem

Por exemplo, num edifício de serviços o CAPITAL DE ENERGIA pode representar 5 a 10% da ENERGIA PRIMÁRIA TOTAL, subindo para até 50% num edifício residencial.

Gestão de Energia

Entrada

Saídau

Consumo

Produçãoo=η

Transformação de energia

Exemplos de rendimentos de transformação de energia primária em final

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 11 of 53

� Refinaria ~ 95% (petróleo bruto em refinados)

� Central de ciclo combinado ~ 55% (gás natural em electricidade)

� Central de ciclo de Rankine ~ 40% (carvão em electricidade)

� Rede de transporte de gás natural ~ 99% (de alta para baixa pressão)

� Rede de transporte de electricidade~ 95% (de muito alta para média tensão)

Gestão de Energia

final Energia

Degradação -final Energia

final Energia

útil Energia==η

Transformação de energia

Exemplos de rendimentos de transformação de energia final em útil

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 12 of 53

� Resistências eléctricas ~ 100% (electricidade em potência calorífica)

� Motor eléctrico ~ 90% (electricidade em potência mecânica)

� Caldeira ~ 85% (combustível em potência calorífica)

� Lâmpada fluorescente ~ 50% (electricidade em potência luminosa)

� Motor a gasolina ~ 25% (combustível em potência mecânica)

� Lâmpada incandescente ~ 5% (electricidade em potência luminosa)

Gestão de Energia

adeelectricid Consumo

fornecido útilCalor == εCOP

Gás natural

Elect.

BOMBA DE CALOR

A bomba de calor não converte energia final em útil, eleva o nível de

temperatura

Equipamentos particulares

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 13 of 53

COP – Coeficient of Performance

• Bomba de calor industrial COP ~ 5

• Bomba de calor residencial COP ~ 3

Elect.

Calor retirado ao atmosférico

Calor fornecido ao espaço

Bomba de

calor

Gestão de Energia

1lcombustive de Consumo

evaporação à associada Energia>=ε

SECADORES DE MULTIPLO EFEITO

Num secador de múltiplo efeito só se utiliza energia para evaporar no 1º efeito. Os

outros efeitos são “gratuitos”.

Equipamentos particulares

T =120ºC T =160ºC T =140ºC

Aula # T2 :: Transformação de energia Slide 14 of 53

Vapor

Vapor

Vapor Vapor

Purgador

Condensado Condensado

Bomba

Caldeira Combustível

1 3 2

Tsat=120ºC

Psat= 2.0 bar

Tsat=180ºC

Psat=10.0 bar

bar

Tsat=160ºC

Psat= 6.2 bar

Tsat=140ºC

Psat=3.6 bar