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

es

de

mil

lon

es

de

to

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lad

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

http://www.siam.fc.ul.pt

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

Un

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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

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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

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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

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5 000

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REF A1 A2 B1 B2

kWh

Centre

0

500

1 000

1 500

2 000

2 500

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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%

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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

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“C

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“South

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