Viabilidade técnica e económica da implementação de sistemas de aproveitamento de energia nos túneis do Metro de Lisboa

Abstract

As últimas décadas viram um aumento significativo nas emissões de gases de efeito de estufa, resultantes da queima de combustíveis fósseis para obtenção de energia elétrica. De forma a combater este problema, a União Europeia estabeleceu o objetivo de atingir a neutralidade carbónica até 2050. Uma das ferramentas para atingir esta meta passa pela inovação energética. No atual trabalho estudou-se a viabilidade técnica e económica da implementação de um sistema de aproveitamento de energia nos túneis do Metropolitano de Lisboa. O sistema estudado consiste na extração do calor residual presente no meio ambiente dos túneis subterrâneos. Para tal, é utilizado um ventilador que extrai esse ar quente diretamente para uma bomba de calor que, por sua vez, utiliza esta energia térmica para aquecer água que flui no interior de um sistema de tubagens, integrante da rede de aquecimento urbano. Esta rede de aquecimento urbano tem como objetivo alimentar termicamente residências e edifícios que estejam ligados à mesma. Para a modelação do sistema, recorreu-se ao Coolpack e EES. O sistema integra então um evaporador de 485 kW e um condensador de 627 kW, capazes de produzir 5 500 MWh anualmente, considerando uma temperatura média do ar de 23,82 °C. De um ponto de vista económico, para um período de 25 anos, é esperado um valor atual líquido de 389 085€, uma taxa interna de retorno de 19% e um payback de 4,2 anos. Adicionalmente, estima-se que, quando comparado com um sistema de produção de calor convencional, são poupadas aproximadamente 830 toneladas de emissões de dióxido de carbono anualmente.

The last few decades have seen a significant increase in greenhouse gas emissions resulting from the burning of fossil fuels to produce electricity. In order to combat this problem, the European Union has set itself the goal of achieving carbon neutrality by 2050. One of the tools for achieving this goal resides in energy innovation. This study looked at the technical and economic feasibility of implementing an energy recovery system in the tunnels of Metropolitano de Lisboa. The system studied consists of extracting the residual heat present in the envi ronment of the underground tunnels. An extraction fan is used to extract this hot air directly into a heat pump which, in turn, uses this thermal energy to heat water flowing through a system of pipes that are part of the district heating network. The purpose of this district heating network is to thermally supply homes and buildings that are connected to it. The system was modeled using Coolpack and EES and consists of a 485 kW evaporator and a 627 kW condenser, with the whole system being capable of producing 5,500 MWh per year, considering an average air temperature of 23,82 °C. From an economic point of view, for a period of 25 years, a net present value of 389 085€ is expected, an internal rate of return of 19% and a payback of 4.2 years. In addition, it is estimated that, when compared to a conventional heat production system, approximately 830 tons of carbon dioxide emissions are saved annually.