Publicação
Utilização de energia geotérmica para arrefecimento de centrais de telecomunicações remotas
| Resumo: | O contínuo aumento da utilização da internet levou, em 2022, a um consumo total de eletricidade a rondar os 250 TWh para todos data centers espalhados pelo mundo. Esta quantidade de energia corresponde a cerca de 1,5% de toda a eletricidade consumida no mundo e cerca de cinco vezes o consumo total anual de Portugal. Especificamente no setor das telecomunicações, as crescentes necessidades energéticas das centrais de telecomunicações, inseridas no grupo dos data centers, têm se refletido num aumento considerável da fatura de eletricidade a pagar pelas empresas. De forma a contrariar esta tendência, tem-se verificado um crescimento da aposta em tecnologias mais eficientes, e.g. para o arrefecimento das centrais de telecomunicações, passando a escolha nesta dissertação por um sistema de energia geotérmica. Assim sendo, o objetivo principal da presente dissertação foi o dimensionamento de um sistema de permutador de calor geotérmico capaz de substituir o sistema de ar condicionado presente numa central de telecomunicações localizada em Celorico de Basto. O permutador geotérmico dimensionado consiste num sistema de ciclo fechado com configuração de furo vertical e água como fluido geotérmico. Após revisão dos modelos de dimensionamento existentes, foi obtido um permutador final com uma profundidade de 108 metros, a que foi associada ainda uma estimativa de custos. Por outro lado, a crescente implementação por gigantes tecnológicas do free cooling nos seus data centers, tornou relevante a realização de um estudo de viabilidade desta tecnologia para a central em análise. Assim, este estudo demonstrou a enorme potencialidade desta tecnologia, quando combinada com um sistema de arrefecimento auxiliar de pequena dimensão, tendo sido dimensionadas duas alternativas, um sistema de permutador de calor geotérmico e um equipamento de ar condicionado. Contando com o permutador de calor geotérmico inicial, foram assim dimensionados três sistemas alternativos. Por fim, estes três sistemas alternativos foram comparados a nível energético e económico, tanto entre si, como com o sistema de ar condicionado existente, tendo-se concluído que a curto prazo o sistema mais viável para a central em estudo seria o que combina free cooling e um equipamento de ar condicionado, já que o investimento inicial é o mais baixo e é recuperado em menos de três anos. No entanto, a longo prazo os baixíssimos custos de funcionamento do permutador de calor geotérmico isolado, que foi o foco principal desta dissertação, tornam esta a solução mais atrativa, com poupanças anuais em eletricidade que podem atingir os 90% em relação ao sistema de ar condicionado existente |
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| Autores principais: | Pereira, Cláudio Rafael Sousa |
| Assunto: | Central de telecomunicações Arrefecimento Energia geotérmica Free cooling Telecommunications base centres Geothermal energy Cooling Free cooling |
| Ano: | 2023 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O contínuo aumento da utilização da internet levou, em 2022, a um consumo total de eletricidade a rondar os 250 TWh para todos data centers espalhados pelo mundo. Esta quantidade de energia corresponde a cerca de 1,5% de toda a eletricidade consumida no mundo e cerca de cinco vezes o consumo total anual de Portugal. Especificamente no setor das telecomunicações, as crescentes necessidades energéticas das centrais de telecomunicações, inseridas no grupo dos data centers, têm se refletido num aumento considerável da fatura de eletricidade a pagar pelas empresas. De forma a contrariar esta tendência, tem-se verificado um crescimento da aposta em tecnologias mais eficientes, e.g. para o arrefecimento das centrais de telecomunicações, passando a escolha nesta dissertação por um sistema de energia geotérmica. Assim sendo, o objetivo principal da presente dissertação foi o dimensionamento de um sistema de permutador de calor geotérmico capaz de substituir o sistema de ar condicionado presente numa central de telecomunicações localizada em Celorico de Basto. O permutador geotérmico dimensionado consiste num sistema de ciclo fechado com configuração de furo vertical e água como fluido geotérmico. Após revisão dos modelos de dimensionamento existentes, foi obtido um permutador final com uma profundidade de 108 metros, a que foi associada ainda uma estimativa de custos. Por outro lado, a crescente implementação por gigantes tecnológicas do free cooling nos seus data centers, tornou relevante a realização de um estudo de viabilidade desta tecnologia para a central em análise. Assim, este estudo demonstrou a enorme potencialidade desta tecnologia, quando combinada com um sistema de arrefecimento auxiliar de pequena dimensão, tendo sido dimensionadas duas alternativas, um sistema de permutador de calor geotérmico e um equipamento de ar condicionado. Contando com o permutador de calor geotérmico inicial, foram assim dimensionados três sistemas alternativos. Por fim, estes três sistemas alternativos foram comparados a nível energético e económico, tanto entre si, como com o sistema de ar condicionado existente, tendo-se concluído que a curto prazo o sistema mais viável para a central em estudo seria o que combina free cooling e um equipamento de ar condicionado, já que o investimento inicial é o mais baixo e é recuperado em menos de três anos. No entanto, a longo prazo os baixíssimos custos de funcionamento do permutador de calor geotérmico isolado, que foi o foco principal desta dissertação, tornam esta a solução mais atrativa, com poupanças anuais em eletricidade que podem atingir os 90% em relação ao sistema de ar condicionado existente |
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