Innovative & collaborative program led by
Schneider Electric
25 de Outubro de 2012
2 Schneider Electric Portugal - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
agenda
● Apresentação do programa
● Abordagem para o desempenho energético dos edifícios
● Controlo Ativo
● Arquiteturas
● Estudo de caso
● Conclusões / recomendações
Schneider Electric Portugal 3 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
“ Dotar cada edifício de soluções de
Eficiência Energética Ativa para
atingir o melhor desempenho
energético ”
Europa
Edifícios existentes e novos
Residencial e de serviços
Carta de identidade do programa
4 domínios de investigação :
- Para que serve a energia ?
- Como reduzir perdas & desperdícios?
- Qual o impacto da informação nos
comportamentos ?
- Quais as ferramentas e os métodos para
os profissionais ?
13 parceiros + 7 ent. cooperantes
4 anos - de 09/2008 a 09/2012
26 projetos - 120 investigadores
88 M€ - fundado por OSEO
Schneider Electric Portugal 4 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Energia fornecida
+
Energia renovável
utilizada
localmente
Quantificação do desempenho energético dos
edifícios
Eletricidade
Gás Natural
Produtos
petrolíferos
Outros
Serviços
energéticos a
ocupantes
Conforto físico
Temperatura
Iluminação
Ruído
Qualidade de ar
Acessibilidade
Conforto psicológico
Segurança
Proteção
Estética
Ergonomia
Eficiência atividade
Disponibilidade
Flexibilidade
Comunicação
Produtividade
Conetividade
Indicadores energéticos
kWh energia final
€
kg CO2
fonte energia eq.
Serviços energéticos
°C
lux
PMV
MTBF
…
Indicador do desempenho energético
SAEI : Site Actual Energy Index
em
kWh/m².ano
kWh - utilização final da energia, todos os usos
m² - área bruta, o mais fácil de medir
Schneider Electric Portugal 5 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
A aborbagem sistémica da energia mostra três
subsistemas (quase) independentes.
Eletricidade
Gás
Petróleo
Energia
fornecida
€
CO²
kWh/m².ano
Serviços
energéticos
Equipamentos de
produção
Equipamtos de
distribuição
Equipamentos de
armazenagem
Equipamentos de
produção energia
renovável
OCUPANTE
Conforto físico
Conforto
psicológico
Eficiência da
atividade
Consumos dos
Equipamentos
Área
local Vetores de
distribuição Sistemas
técnicos
Aplicações
Atividade
Aquecimento/
Arrefecimento
Iluminação
AQS
Tubagens
Condutas
Cabos
Clima (temperatura, vento, iluminação)
Ganhos
gratuitos
Qualidade intrínseca da envolvente do edifício (BIQ)
Schneider Electric Portugal 6 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
A aborbagem sistémica da energia mostra dois
subsistemas MUITO DIFERENTES.
mundo Das máquinas Das pessoas
ciências Tecnologia Sociologia
Instrumentação Quanto é que medimos
(consequências)
Porque é que medimos
(causas)
energias Reduzir as perdas Identificar as ineficiências
responsável Gestor das instalações Gestor da Energia/gestor do site
Schneider Electric Portugal 7 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
As soluções de eficiência energética
●Qualidade intrínseca do edifício (BIQ)
● Isolamento <<
● Estanqueidade ao ar < (0,2 ACH)
● Fator solar <<
● Inércia ?
●Escolha dos equipamentos técnicos
● Produção < rendimento
● Distribuição > perdas
● Consumos < desempenho
●A Eficiência Energética Activa ● A otimização > ineficiências
● Medida e Informação < consciência
Schneider Electric Portugal 8 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Solução : Estratégias de controlo
● Princípios do controlo de Zona ● « O edifício não é (apenas) inteligente mas,
(principalmente) obediente »: o ocupante define a sua perceção do ambiente quando entra… mas a sua ação é simples… e recebe em troca, a medida das consequências dos seus atos.
● Na presença de ocupante(s), as condições de conforto e de atividade são geridas por objectivos, ... com um controlo multivariável... dado que « a otimização de uma zona não é a soma das otimizações de cada aplicação independente ».
● Após a saída dos ocupantes, a zona é gerida para contribuir para a otimização do site.
● Princípios do controlo de Energia ● A produção e a distribuição dependem da soma das
necessidades das zonas em cada vetor.
● As fontes de energia são geridas para optimizar um indicador (frequentemente CO2, por vezes €)
● O controlo de energia pode ser gerido em condições impostas por políticas da « smart grid » (contribuição para a previsão da capacidade no mercado por sobriedade energética: operação de antecipação das sobrecargas ou deslastre de cargas efectuado automaticamente ).
Primeiro, reduzir as necessidades
energéticas em cada zona
otimizando o conforto e a actividade
Adaptar à
ocupação e
ao tipo de
actividade
Considerar
os ganhos
gratuitos
Optimizar usando
o sistema de
regulação e
controlo
multivariável
Aumento dos
desempenhos de
produção e de
distribuição.
Gestão das fontes de
energia contratada,
prioritizando as
renováveis e interação
com a rede inteligente
(Smart Grid)
De seguida, optimizar o fornecimento
de energia em cada vetor para servir
estas necessidades
Schneider Electric Portugal 9 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Arquiteturas: o coração é um ecossistema
« controlo de zona »…
Conforto
Ocupação
Ligação a
montante
IHB
ferramentas
*RCT = Remote Commissionning Tool
Acionamentos
*IHB = Human Building Interface
Controlador de Zona
Schneider Electric Portugal 10 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
…que altera a visão dos sistemas de controlo de
edifícios…
Passado Aplicações independentes
Presente Integração de nível superior
Conetividade
Futuro Controlo multivariável
de zona
EXTERIOR
ARQUIVOS
SALA DE REUNIÕES
COZINHA
OPEN SPACE
GABINETE CEO
RESTAURANTE
CORREDOR
SALA IT
HALL ENTRADA
VETOR ENERGIAS
ANFITEATRO
VETOR TUBAGENS
Nível superior
RENOVÁVEIS
TECNOLOGIAS IP
SADI
VIDEO SECURANÇA
ACESSOS
ENERGIA
ILUMINAÇÃO
IT
AVAC
POTÊNCIA
MONITORIZAÇÃO 24/7
AVAC
ELEVADORES
ILUMINAÇÃO
MONITORIZAÇÃO 24/7
ENERGIA
ACESSO
VIDEO SEGURANÇA
TECNOLOGIAS IP
SADI
VETOR CONDUTAS
Schneider Electric Portugal 11 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
…para ser integrado num esquema global de
Maruschkas…
● A nível ZONA ● Consumidores : os equipamentos aplicativos
● Controlo de ZONA : reduzir as necessidades nas zonas, considerando as condições de conforto e de actividade
● A nível do EDIFÍCIO: 3 “microredes” (eletricidade, água, ar) ● Consumidores : as diferentes zonas
● Controlo de Energia : optimizar o fornecimento de energia nos 3 vetores
● E gerir as fontes de energia
● A nível do CAMPUS, BLOCO, ZONA URBANA, CIDADE (smart cities) ● Consumidores : os diferentes edifícios
● Controlo técnico agregado : Mutualização da produção ( exemplo : rede de aquecimento urbano), transporte, renováveis, redes de fluídos,
● Agregação das necessidades e das capacidades
● A nivel da rede regional ou nacional (REDES inteligentes) ● Consumidores : edifícios, cidades, territórios
● Controlo da rede : Gestão das proteções, estabilidade e disponibilidade da rede
● Balanço entre a produção e o consumo
● Gerir o equilíbrio por solicitações de deslastragem ou produção de “Negawatt”
● Cada nível tem um papel para integrar ● As ambições em injeção da componente renovável
● E o veículo elétrico com as suas interações na habitação, no local de trabalho e o seu impacto no equilíbrio da rede
P
R
D
S
P
R
D
S
P
R
D
S
P : Produção
R : Energias Renováveis
S : Armazenamento(Storage)
D : Distribuição
Schneider Electric Portugal 12 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Make the most…das tecnologias pervasivas
• sistemas multivariáveis
que integram
controladores com
entrada múltipla e saída
múltipla
• aplicações sensíveis ao
contexto do usuário
(perfil, localização, etc)
•auto-aprendizagem
adoção de
dispositivos móveis com protocolos comuns de comunicação e cooperação entre as aplicações/dispositivos
Schneider Electric Portugal 13 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Tipologia dos atores, suas preocupações e
necessidades de informação ● Perfil Proprietário: responsabilidade jurídica e financeira,
CapEx, valor patrimonial. ● 1 Identificar, medir, imagem, benchmark de acordo com etiquetagem “verde”…
● 2 Identificar os potenciais investimentos de melhoria e a remuneração
equitativa dos capitais investidos
● 3 Selecionar as prioridades
● Perfil Gestor/Administrador das instalações: gere os custos e OpEx (faturas e salários) e as condições de atividade no local.
● 1 Evitar ineficiências: Onde ? Quando ? O quê ?
● 2 Aumentar o desempenho: balanço entre o consumo e os serviços energéticos
● 3 Corrigir a discordância entre a promessa e a realidade
● 4 Pilotar as transações de energia e os fornecedores de serviços energéticos
● Perfil “Facility Manager”: execução da actividade diária de manutenção, reparação , exploração de toda (ou parte) dos sistemas técnicos do local
● 1 Ver remotamente que tudo está bem
● 2 Identificar as avarias técnicas e as soluções para as corrigir
● 3 Reduzir as perdas, vindas do desvio do “ funcionamento” normal.
● 4 Reduzir as perdas, vindas da inadaptação dos sistemas à flexibilidade na utilização
● Perfil Ocupante: utilização dos serviços (energéticos) do edifício ● 1 Poder adaptar o ambiente interior à sua atividade
● 2 Deve receber, em retorno, as consequências energéticas das suas escolhas
600
entrevistas
na Europa
Elemento chave para um edifício eficiente:
Cooperação entre os ≠ atores nas suas diferentes dimensões
Proprietário
Schneider Electric Portugal 14 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
IHB: o conceito Aplicação ou o conceito Zona
não induzem as mesmas ações…
por Zona: centrada nos
consumos (7/10) por Aplicação : centrada nos
meios técnicos (0/10)
… em 10 gerentes de hóteis
Schneider Electric Portugal 15 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Mudança na forma de projetar edifícios
Cooperação entre os ≠ parceiros durante todo o ciclo de vida de um edifício
● Uma nova ferramenta (uma plataforma colaborativa),
● Permite que a informação, necessária para a cooperação eficiente e
eficaz, possa ser partilhada,
● Considera o desempenho energético.
trabalha numa estrutura BIM (Building Information Model)
Schneider Electric Portugal 16 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
: 5 sites piloto muito diversos para
avaliação da solução. 5 exemplos
representativos da
diversidade europeia
• Equipamentos técnicos
:
2 bombas de calor,
2 caldeiras a gás,
um totalmente elétrica
• Setores:
Ed. de escritórios,
2 hoteis,
Escola
Residência coletiva
• Dimensões:
entre 500 m² e 3,000 m²
• Construção:
1890, 1970, 1990, 2008,
2010
• Zonas climáticas:
Mediterrânico,
Oceânico,
Continental,
Montanhoso
Escola construída em 1990, situada em
Montbonnot
Ed. Escritórios construídos em 2007,
situado perto de Chambery
Hotel 3 * de 1890, situado em Nice Residência multifamiliar de 2010,
situado em Vaux-sur-Seine
Hotel 1 * de 1970, situado em Carcassonne
Metodologia
• Implementação do plano
de instrumentação do
desempenho energético
efetivo des sites (SAEI).
• Aquisição, registo de
todos os indicadores do
desempenho energético.
• Criação de 5
simuladores des sites
pilotos ( integrando as
medidas reais).
• Teste por simulação das
funções de controlo
definidas pelo programa
HOMES.
• Estimativa dos ganhos
obtidos em todos os
indicadores
Schneider Electric Portugal 17 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Economias de energia devidas à
estratégia
- 56 %
Escola 1990 Escritórios 2007
Hotel 1890
Residência multifamiliar 2010
- 36 %
- 37 %
- 25 %
Hotel 1970
Simulation results : Energy consumptions per applications
0
50
100
150
200
250
Car
cass
onne - B
efore
Car
cass
onne - H
OM
ES
Lam
a - B
efore
Lam
a - H
OM
ES
Montb
onnot - B
efore
Montb
onnot - H
OM
ES
Nic
e - B
efore
Nic
e - H
OM
ES
Vaux
- Bef
ore
Vaux
- HO
MES
kW
h/m
²/year
Heating Cooling Auxiliairies Lighting Ventilation DHW OUE
- 30 % Resultados da simulação : Consumos de energia por aplicações
Schneider Electric Portugal 18 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
Nova construção
Edifícios existentes
80% edifícios
40% área construída
15% edifícios
25% área construída
5% edifícios
35% área construída
500m²
2500m²
10000m²
pequena
média
grande
difuso
concentrado
280 Milhões (Parque edificado)
250M edifícios Residenciais 30M edifícios Não Residenciais
(16.000.000 m2) (13.000.000 m2)
200 kwh/m2.ano 300 kwh/m2.ano
20 €/m2 Valor médio EU27
Conclusões e perspectivas sobre a
eficiência energética ativa
Schneider Electric Portugal 19 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
● De um ponto de vista económico
● Podemos atingir economias entre 20 e 60% da fatura total de um site.
● Com um retorno de investimento entre 3 e 7 anos nos edifícios de serviços e
entre 5 e 15 anos no setor habitacional.
● De um ponto de vista ambiental
● Aplicando aos 280 milhões de edifícios europeus , eliminamos 40% da fatura de energia
● Contribuição para a smart grid e de igual forma a introdução das renováveis..
● Criação de 300 000 empregos
● Evolução necessária da regulamentação : na nova construção…
● A arquitetura das redes técnicas deve respeitar a topologia
● Equipamentos técnicos pilotáveis em cada zona
● Instrumentação de medida ( ex: viatura sem painel de instrumentos para velocidade, sem computador de bordo para medir consumos,...
● Controlo ativo de ajuda à condução ( a norma existe EN15232 )
● …E no parque existente : incentivar e simplificar
● Medida global todas as utilizações em kWh final (SAEI)
● O melhor benchmark de um edifício é ele próprio
● Objectivos de melhoria em percentagem e não em valor absoluto
Conclusões e perspectivas sobre a
eficiência energética ativa
20 Schneider Electric Portugal - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012
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informação complementar em:
www.homesprogramme.com