Avaliação de ciclo de vida de sistemas solares térmicos em edifícios

Abstract

A presente dissertação aborda fundamentalmente conceitos de cariz ambiental e económico aplicados ao ciclo de vida de sistemas solares térmicos para águas quentes sanitárias. Com este trabalho pretende-se alertar os projetistas para a problemática atual das alterações climáticas, de forma a privilegiar o uso de energias renováveis, mais concretamente de energia solar. Para tal serão apresentados e discutidos conceitos e noções sobre a legislação e o mercado dos sistemas solares térmicos, assim como os principais componentes que constituem esses sistemas. No fim do estudo apresenta-se uma metodologia de avaliação de ciclo de vida de sistemas solares térmicos com base numa análise LCA e LCC, que desencadeou o desenvolvimento de um programa informático que tem como objetivo a integração mais rápida do sistema solar térmico na construção e, portanto, promover a sua sustentabilidade. O programa permite o cálculo dos potenciais impactes ambientais tais como aquecimento global, acidificação, eutrofização, destruição da camada de ozono, energia incorporada, etc., decorrentes do ciclo de vida do sistema solar térmico, os impactes desse sistema ao longo do tempo de vida do edifício e a sua viabilidade económica. Posteriormente, o programa produz um relatório onde constam os tempos de retorno ambiental, energético e económico do sistema selecionado. No final do trabalho foi desenvolvida uma aplicação prática desse programa, que consiste na sua aplicação a um projeto real de um sistema solar térmico. Deste estudo conclui-se que o sistema termossifão é economicamente mais viável que um sistema de circulação forçada quando aplicado a uma moradia unifamiliar. A melhor compreensão da relação custo-benefício económica e ambiental dos sistemas solares térmicos é crucial para que os projetistas formulem uma decisão consciente e ponderada, visto a obrigatoriedade legal implícita na instalação dos sistemas solares.

This thesis embraces environmental and economic concepts applied to the life cycle of solar hot water systems. This work is aimed at alerting engineers to the current problem of climate change, in order to promote the use of renewable energy, specifically solar energy. The concepts and notions about the law and the market for solar thermal systems will be presented and discussed, as well as the main components that make up these systems. A methodology for life cycle assessment of solar hot water systems based on LCA and LCC analysis will be presented at the current study, which triggered the development of a software that is aimed to faster the integration of solar thermal system in building and therefore to promote their sustainability. This software allows the calculation of the potential environmental impacts such as global warming, acidification, eutrophication, destruction of the ozone layer, embodied energy, etc., arising from the life cycle of the solar thermal system, the impacts of this system over the lifetime of the building and its economic viability. After that, the software produces a report with carbon payback period, energy payback period and the cost payback period. One practical application of this program was carried out in the end of this work. This study concluded that the passive solar collector for domestic warm water is more economically viable than a solar water heating systems when applied to a single family house. The better understanding of cost-benefit and economic and environmental performance of solar thermal systems is crucial to designers be able to formulate a conscious and weighted decision, given the implied legal obligation in the installation of solar systems.