Climatização em Cenários de Alterações Climáticas...2015/01/29 · Climatização em...
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Climatização em Cenários de Alterações Climáticas
FILIPE DUARTE SANTOS
CCIAM – Ce3C Centre for Climate Change Impacts, Adaptation and Modelling
FCUL – Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa
www.sim.ul.pt
Ordem dos Engenheiros
Lisboa, 29 de Janeiro de 2015
Plano da apresentação 1 – Emissões de gases com efeito de estufa 2 – Observações da mudança climática antropogénica 3 – Cenários socioeconómicos e climáticos 4 – Projeções das variações do consumo de energia em climatização nos EUA e na UE 5 - Projeções das variações do consumo de energia em climatização em Portugal
Reconstituição da evolução da
temperatura média global da
baixa atmosfera, representada
por meio da anomalia
relativamente à média do
período de 1961 a 1990, e da
concentração atmosférica do
CO2 nos últimos 400 000 anos
(Petit, 1999). Figura adaptada
de EEA, 2004. Repare-se na
correlação que se observa
entre os dois registos. O
aumento da concentração do
CO2 a partir da revolução
industrial e até ao presente está
indicado por um vector
aproximadamente vertical
devido à escala de tempo
utilizada na figura
Fonte, Petit et al., 1999
Fonte, IPCC
Evolução das concentrações de vários
componentes da atmosfera (IPCC, 2001a). (a)
Concentrações de três dos principais gases com
efeito de estufa (GEE), com emissões
antropogénicas – CO2, CH4 e N2O – nos
últimos 1 000 anos. Dados obtidos a partir de
furos nos gelos da Antárctica e Gronelândia e de
observações directas nas últimas décadas
(indicada por uma linha no caso do CO2). No
gráfico relativo ao CH4 a curva representa a
média global. O forçamento radiativo provocado
pela presença destes gases na atmosfera está
representado à direita. No caso do CH4 e N2O a
concentração está representada em partes por
milhar de milhão em volume (ppmmv). (b)
Concentrações de sulfatos obtidas a partir de
furos nos gelos da Gronelândia em três locais
(curvas) e emissões totais de SO2 na Europa e
nos Estados Unidos da América (indicadas com
+).
Fonte, IPCC
Concentração do dióxido de carbono aumentou de 42%
desde o século XVIII
In the above figure, the dashed red line with diamond symbols
represents the monthly mean values, centered on the middle
of each month. The black line with the square symbols represents
the same, after correction for the average seasonal cycle
Hansen, 2013
IPCC, 2014
Global Greenhouse Gases emissions since 1970
Fonte, SIAM
OBSERVAÇÕES
Temperatura
em Portugal Continental
Tmax
Tmin
2 – Séries históricas
Fonte: Projeto SIAM
Evolução da temperatura média anual em Portugal Continental
Source: NASA Goddard Institute for Space Studies Surface Temperature Analysis
EEA Report Nº 12, 2012
Onda de calor na Europa em 2003
Observações
Cenário para o passado
Cenário para o futuro
Energy accumulation within distinct components of Earth’s
climate system from 1971 to 2010. From the 2013 IPCC report.
Fonte: IPCC, 2014
Fonte, SIAM
Cenários Socio-económicos
Fonte, SIAM
Modelos de Circulação Geral da Atmosfera
Global Circulation Models - GCM
Source, IPCC 4th Assessment Report. 2007
Variabilidade e
Alterações
Climáticas
Impactos
Mitigação
Adaptação
Respostas
Efeitos indirectos
Efeitos directos ou retroacção
Trajectórias das emissões de CO2e (2005 = 380 ppmv)
4°C 3°C
2°C
Mil
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de
mil
lon
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as
de
CO
2
Fuente: Stern Review; World Resources Institute
MITIGAÇÃO
Climate Change in Portugal: Scenarios, Impacts and
Adaptation Measures (SIAM Project)
• SIAM I study was the first integrated study on the impacts of climate change in
Portugal (and in any Southern European country)
– Integration Team
– Scenario Teams
• Climate
• Socio-economic
– Impact Teams
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Agriculture
Human
Health
Forest &
Biodiversity Energy
Fisheries
Coastal
Zones
Water
Resources
IMPACT
TEAMS
SIAM Project : Climate Change in Portugal: Scenarios, Impacts and Adaptation Measures
Mais Informação, incluindo consumo de energia
para climatização em Portugal Continental em
cenários de alterações climáticas
http://www.siam.fc.ul.pt/
SIAM II - 2006 SIAM I - 2002
4 Representative Concentration Pathways
IPCC, 5th Assessment Report, 2013-2014
O ganho de energia do sistema Terra devido à intensificação do efeito de estufa no período de 1971 a 2010 correspondente a uma potência média de 213 TW. Esta potência é cerca de 14 vezes superior à potência média de consumo de energia pela humanidade (15 TW) e corresponde à energia que resultaria da deflagração contínua de mais de 3 bombas atómicas de Hiroxima por segundo.
IPCC, 2014
IPCC, AR5, 2013-2014
IPCC, AR5, 2013-2014
Emissões globais de gases com efeito de estufa por sector
IPCC, AR5, 2013-2014
Emissões associadas aos edifícios correspondentes a grupos de países com rendimentos distintos
IPCC, AR5, 2013-2014 IEA, 2013
Sectores Residencial e Comercial 1990-2010
Projecções das emissões dos edifícios para o período de 2001-2030 com base em cenários socioeconómicos e climáticos
Source: Levine et al., 2007
Efeito de ilha de calor nas zonas urbanas. Importância dos espaços verdes nas cidades
American Climate Prospectus, Economic Risks in the USA, 2014
Estimativas da variação da procura de eletricidade nos EUA no cenário RCP8.5 para 3 horizontes temporais em percentagem e em valor absoluto
-5% +18%
American Climate Prospectus, Economic Risks in the USA, 2014
Variações do consumo anual de energia em residências e serviços
EEA, 2012
EEA Report, 2012
EEA Report, 2012
EEA Report, Nº 12, 2012
Mean Temperature on
The Iberian Peninsula
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Year
FONTE: SIAM I
Temperatura máxima no Verão
(JJA) no Atlântico Norte obtida
com o HadCM3: (a) controlo
(1961-1990); (b) anomalia
(A2); (c) anomalia (B2).
Anomalias calculadas entre o
período 2070-2099 e o período
de controlo.
Fonte: SIAM I
Número de dias por ano com temperaturas máximas superiores a 35º C (dias quentes)
1961 - 1990 2080 - 2100
SIAM II
Building types
What we examined
• Dwellings:
–‘Villas’ (isolated residences)
–Apartments (multi-storey buildings)
• Offices (open space)
• Hotels (4 star)
corredor(12 x 2 m)
quarto 1(4 x 6 m)
quarto 3quarto 2
quarto 4 quarto 6quarto 5
quarto 7 quarto 8
quarto 9 quarto 10
quarto 11 quarto 12
vão envidraçado(1,7 x 1,2 m)
social(10 x 10 m)
vão envidraçado(3 x 1 m)
room room room
room
room
room
room
room room
room room room
window panel window panel
social
zone
Projecto SIAM I e II Capítulos 9 e 7 coordenados por Dr. Ricardo Aguiar, LNEG
http://www.siam.fc.ul.pt/
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Climatização
Sector residencial
A2
B1
B2
A1
BASE
100 m²
40% KREF
3 pessoas, 15 h
20 - 23°C, 6 h
4,7 kWh
100 m²
40% KREF
4 pessoas, 16 h
18 - 25°C, 5 h
4,4 kWh
100 m²
40% KREF
3 pessoas, 14 h
19 - 24°C, 14 h
4,5 kWh
110 m²
40% KREF
3 pessoas, 15 h
18 - 25°C, 6 h
4,3 kWh
83 m² KREF
3 pessoas, 15 h
18 – 25,5°C, 6 h
4,7 kWh
Aspectos mais importantes da cenarização socioeconómica do sector residencial: -Área de permanência -Tempo de permanência -Banda de conforto térmico -Consumo energético
FONTE: SIAM II
Climatização
menos aquecimento, mais arrefecimento
O Sector Energético
Impactos : Procura
Subida do mar
Termoelectricidade
Hidroelectricidade
Perdas eléctricas
Sistemas solares
Outros sistemas
Águas quentes
Edifícios
Veículos
Adaptações
Interacções
Conclusões
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Aquecimento
Arrefecimento
Nec
es
sid
ad
es
de
en
erg
ia (
kW
h/m
²)
Projecto SIAM I Modelo Climático HadCM3 Região Sul de Portugal
Residências
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
5 500
REF A1 A2 B1 B2
kWh
South
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
5 500
Base A1 A2 B1 B2
kWh
South
socio-economic
scenarios alone
2071 a 2100 Presente
FONTE: SIAM II
Variações no consumo de energia para climatização no Sul de Portugal para vários cenários socio-económicos
Residências
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
5 500
REF A1 A2 B1 B2
kWh
South
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
5 500
REF A1 A2 B1 B2
kWh
Centre
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
5 500
REF A1 A2 B1 B2
kWh
North
FONTE: SIAM II
Regiões Norte, Centro e Sul de Portugal
Residences (all changes included now)
-100%
0%
100%
200%
300%
400%
500%
600%
700%
800%
900%
1000%
A1 A2 B1 B2
Centre
-100%
0%
100%
200%
300%
400%
500%
600%
700%
800%
900%
1000%
A1 A2 B1 B2
North
-100%
0%
100%
200%
300%
400%
500%
600%
700%
800%
900%
1000%
A1 A2 B1 B2
South
FONTE: SIAM II Percentage variation in the energy use
Hotels
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
A1 A2 B1 B2
Centre
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
A1 A2 B1 B2
South
FONTE: SIAM II
Percentage variation in the energy use
Final remarks • Detailed studies of the impact of global warming in
buildings require the convergence of a lot of skills and
data: surveys, statistics, climate models, synthetic
meteorological sequences, thermal behavior software,
socio-economic and technological scenarios
• For the currently mild climate of Portugal, the global
warming impacts are negative: there is an additional
yearly demand, due to excess cooling requirements
not compensated by savings in heating
• Caution: the impacts depend very much on building
types, local climate (large climate diversity in the
country) and socio-economic scenarios !
Final remarks Range of impacts (in Portugal), with socio-economic
and technological effects included
• Residences: -10 % to +1000%
• Offices: +5% to 50%
• Hotels: +7% to 57%
• Improvement of regulations in the direction, for instance, of
better insulation would be a positive step
• Projected energy savings with better insulation are at least in
part offset by global warming
• The problem becomes yet more complicated if the building’s
life cycle and the slow renovation rate is taken into account
• Only careful studies of possible adaptations can yield sound
recommendations
Thanks
!
Obrigado pela vossa atenção
Portugal 717398
487136
16245
420793
84 49
Villas (in thousands) Apartments (in thousands)
37% 34%
19%6%4%
Lisbon and Tagus ValleyNorthCentralAlentejoAlgarve
Population
~10 million
Permanently
occupied dwelling ~3,3 millions
Portugal
I3
I2
I1
V3
V2
V1
“N
ort
h”
“C
entr
e”
“South
”