Análise técnica e ambiental da produção de AQS: caso de estudo

Abstract

O aproveitamento de energia solar apresenta desafios técnicos, custos económicos e ambientais que importa racionalizar. Os objetivos deste trabalho são a realização uma avaliação técnica, ambiental e económica de produção de água quente sanitária (AQS) a partir de um caso de estudo. O método de trabalho utilizado obedeceu a uma metodologia top-down, ou seja, a partir da observação da realidade de uma instalação de produção doméstica de água quente sanitária que inclui um conjunto de dispositivos de aquecimento baseado em painéis solares térmicos e caldeira de apoio a gás. Para o efeito, numa habitação foi monitorizada ao longo do ano quer a utilização água quente quer de utilização de gás combustível, quer as condições de irradiação solar, temperaturas da instalação. Para a avaliação económica e ambiental do sistema, foi realizado o inventário do material e equipamento instalado bem como dos respetivos custos de aquisição e incidências ambientais. Para efeitos de análise, os investimentos realizados foram considerados sob quatro conjuntos de equipamentos: A - Painéis solares e acessórios, B - Dispositivo de distribuição de água quente solar, C – Dispositivos adicionais (filtração de AFS, bomba recirculadora, válvulas para utilização de água quente em MLR e MLL) e D - Dispositivo de aquecimento de água de reforço/alternativo. De modo avaliar o interesse económico e ambiental do sistema de AQS, criaram-se cinco projetos (R1, R2, R3, R4 e R5) cada um dos quais tendo em conta diferentes perspetivas de análise. A análise económica dos diferentes projetos foi realizada numa base anual e para um horizonte temporal de 15 anos, recorrendo a um modelo de análise económica de projetos baseado na ótica do utilizador/consumidor, (excluindo amortizações e impostos que não o IVA), tendo sido escolhido como critério o Valor Atualizado Líquido (VAL), tendo em conta os custos de investimento, os custos operatórios e, quando aplicável, as poupanças previstas. A análise técnica mostrou a necessidade de cobrir os painéis durantes os períodos de maior radiação solar e ausência de utilização (férias de verão), a afinação de set-point de temperatura, a melhoria do posicionamento do depósito de acumulação de água quente. Os resultados da análise económica permitiram concluir que o investimento em painéis solares só é vantajoso desde que a duração do projeto seja cerca de 20 anos, que pode ser vantajoso a recuperação de água de desperdício de AQS e a utilização de água quente para alimentação às máquinas de lavar loiça e roupa. Os resultados da análise ambiental permitiram concluir que o projeto com maior pegada de carbono é o que resulta da utilização exclusiva de gás butano, sendo que os projectos envolvendo a energia solar térmica apresentam benefícios ambientais significativos em resultado das poupanças de electricidade, gás e água.

The use of solar energy presents technical challenges, economic and environmental costs that need to be rationalized. The objectives of this work are to carry out a technical, environmental and economic evaluation of the use of domestic hot water (DHW) from a case study. The work method used was based on a top-down analysis, that is, from the observation of the reality of a domestic hot water installation that includes a set of heating devices based on thermal solar panels and butane gas boiler. For this purpose, a dwelling was monitored throughout the year using both hot water and the use of combustible gas, as well as solar irradiation conditions and installation temperatures. For the economic and environmental evaluation of the system, an inventory of the equipment was carried out, as well as their acquisition costs and environmental impacts. For analysis purposes, the investments made were considered under four sets of equipment: A - Solar panels and accessories, B - Solar hot water distribution device, C - Additional devices (AFS filtration, recirculating pump, valves for hot water use in washing machines) and D - alternate water heating device. In order to evaluate the economic and environmental interest of the DHW system, five projects (R1, R2, R3, R4 and R5) were created, each taking into account different analysis perspectives. The economic analysis of the different projects was carried out on an annual basis for a 15-year time horizon, using a model of economic analysis of projects based on the user / consumer perspective (excluding depreciation and taxes other than VAT). Taking into account the investment costs, the operating costs and, when applicable, the expected savings. The technical analysis showed the need to cover the panels during periods of higher solar radiation and absence of user (summer vacation), set-point temperature tuning, improved positioning of the hot water storage tank. The results of the economic analysis have led to the conclusion that investment in solar panels is only advantageous if the duration of the project is about 20 years, which may be advantageous for the recovery of waste water and the use of hot water for feeding to the washing machines. The results of the environmental analysis allowed to conclude that the project with the highest carbon footprint results of the exclusive use of butane gas, and the projects involving solar thermal heat have significant benefits as a result of the savings of gas and water