O papel das Renováveis no contexto NZEB António Joyce LNEG Laboratório Nacional de Energia e Geologia Estrada do Paço do Lumiar, 1649-038 Lisboa, PORTUGAL Edifício Solar XXI Antonio.Joyce@lneg.pt 1
Até ao final do sec. XVIII a população mundial vivia essencialmente de uma forma dispersa e em meio rural. Os Edifícios construídos localmente tinham uma adaptação natural às condições do clima. O advento da era industrial e a migração para as cidades levou a uma procura de processos de construção rápidos e de baixo custo, nem sempre acompanhados de uma preocupação energética. A adaptação ao clima foi superada pela introdução de equipamento térmico de climatização. Ilustração da Grande Enciclopédia Portuguesa e Brasileira 2
Em 2008 a população mundial que vive nas grandes cidades ultrapassou a população rural. Esta evolução parece ser irreversível e o aparecimento das mega cidades, nomeadamente na Ásia, em África e na América Latina coloca desafios tremendos nomeadamente do ponto de vista da Energia, do Consumo e em última análise do desenvolvimento sustentável. Por um lado a deficiência infraestrutural resultante do crescimento desregrado dos subúrbios das mega cidades conduz a problemas económicos, sociais e ambientais, por outro tem trazido modificações no processo de Consumo e desenvolvimento de alguns aspetos inovadores na área das trocas comerciais. 3
Estaremos mais próximos de uma cidade futurista, planeada com edificação em altura ou pelo contrário iremos ter subúrbios gigantescos de cidades de auto construção? Visão para uma zona do Dubai Subúrbios do Cairo Qual delas é mais sustentável? 4
Que papel para a Energia neste âmbito? Qual a estrutura de consumo energético numa grande cidade da Europa ou da América do Norte? E nos subúrbios das mega cidades das economias emergentes? Onde se Consome mais Energia per capita? Pequim Pequim 5
Edifícios na Europa e em Portugal ~ 400 milhões m2 65 % residencial 35 % outros Fonte: Buildings Performance Institute Europe www.bpie.eu 6
Fonte: Estatísticas de Energia da DGEG Electricidade 7
Edifícios representam mais de 20 % da energia consumida em Portugal e cerca de 60 % de toda a electricidade consumida. A Electricidade vai continuar a ser o principal vector energético nos Edifícios. Os Edifícios passarão a ser também produtores de energia (calor e electricidade) intregrando fontes Renováveis. 8
Desde os anos 80 do século passado começam a surgir novos conceitos energéticos associados aos Edifícios Eficiência Energética em Edifícios Utilização Racional de Energia em Edifícios Edifícios Solares Passivos Edifícios Bioclimáticos Edifícios Verdes Edifícios Eco-Eficientes NZEB Edifícios Sustentáveis. 9
Edifícios Solares Passivos Utilização das soluções construtivas conhecidas como soluções solares passivas: Boa orientação do, ou dos, edifícios face a radiação solar e face à sua utilização final. Grandes fachadas envidraçadas viradas ao Sul (no hemisfério Norte) e redução das fachadas envidraçadas a Norte. Palas de sombreamento. Introdução de materiais de inércia térmica. Utilização do solo e da vegetação para variar as condições de inércia e de transmissividade da radiação solar. CasaTérmicamente Optimizada (Porto) 10
Net Zero Energy Buildings (NZEB) A Europa tem uma aposta para 2020 no conceito de Edifício de Balanço Energético Nulo (Net Zero Energy Buildings - NZEB). Envolve edifícios residenciais e não residenciais, novos ou já existentes e não se refere apenas a edifícios isolados. Chegar ao NZEB poderá também ser mais fácil considerando áreas edificadas (ex: zona habitacional, zona hospitalar, escola, parque industrial, campus universitário, parque tecnológico) dado que permitem: conjugar orientações para melhor aproveitar o Sol. a utilização de infraestruturas energéticas comuns. utilizar mobiliário urbano com produção de energia armazenamento nomeadamente o térmico e de forma sazonal. ter uma abordagem integrada e sistémica envolvendo a mobilidade 11
www.iea-shc.org/task40 Energy Conservation in Buildings and Community Systems (ECBCS) 12
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A utilização de sistemas Solares Térmicos A utilização de sistemas solares térmicos ou de sistemas solares térmicos em conjunto com bombas de calor para: aquecimento de águas. aquecimento de ambiente frio solar Novos colectores para temperaturas elevadas Será necessário abordar a questão do armazenamento sazonal para se poderem atingir fracções solares anuais de perto de 100 %. 14
O armazenamento de energia Solar térmica Armazenamento Sazonal Armazenamento integrado nos materiais de construção Materiais de Mudança de Fase (PCMs) com pontos de fusão baixos, em geral à base de parafinas e que são microencapsulados e integrados nos materiais de construção. Armazenamento sazonal no solo (fonte Sonnenkraft) fonte : Ahmet Sarı et al 15
A produção de electricidade Solar Integração em edifícios (BIPV) novos conceitos e materiais Projecto Solar Tiles (QREN) Desenvolvimento de Sistemas Solares Fotovoltaicos em Coberturas e Revestimentos Cerâmicos 16
A Trigeração Solar Calor, Frio e Electricidades Solares Novos Colectores Solares Híbridos PV/T Colector PV/T em desenvolvimento no LNEG no âmbito do Projecto SOL3 do QREN Modelo do Projecto SOL3 do QREN SELFENERGY, LNEG, Univ. Nova de Lisboa, Inst. Polit. Setúbal 17
Novas Ideias para Energia nos Edifícios Brainstorm em termos de ZEB - Marvão, Maio de 2008 Living walls and roofs Smart generation Low exergy buildings Bright light 18
Novas Ideias para Energia nos Edifícios Novas envolventes para os edifícios. Novos conceitos de iluminação natural Sistemas Solares Térmicos e PV Bombas de calor Produção de energia a partir de renováveis 19
Novas Ideias para Energia nos Edifícios Exemplo: Projecto InovGrid em Évora (Edp, Lógica; Inesc Porto; Efacec; Janz e Contar) As redes energéticas inteligentes 20
e também alguma inovação disruptiva Novos materiais de construção com adaptação às diferentes situações climáticas exteriores. Fachadas Adaptativas. 21
www.iea-shc.org/task40 22
Exemplo de um Edifício NZEB em Portugal Edifício SOLAR XXI do LNEG Eficiência Energética Integração de Renováveis Edifício Laboratório Exemplo de utilização de Energias Renováveis em Edifício Público 23
Sistemas Fotovoltaicos Na fachada Sul: 12 kwp Silício Policristalino Ligado à rede No parque de estacionamento: 6 kwp Silício Amorfo 12 kwp CIS Ligado à rede 24
Parque de Estacionamento com Cobertura Fotovoltaica (mobiliário urbano) 25
CONCLUSÕES Atuar do lado da procura através de construção energeticamente eficiente: conceito do edifício adaptado ao clima, utilizando iluminação natural e diminuindo consumos energéticos. Jogar com a inércia. Novos materiais eventualmente adaptativos. Otimizar a infraestrutura energética. Atuar ao nível do comportamento do utilizador do Edifício (manual do utilizador do Edifício). Atuar do lado da oferta integrando Renováveis de raiz aproveitando da melhor forma os recursos locais. Necessidade de Formação na área da Energia para o sector da Construção. 26
Iniciativa Build Up Skills do Intelligent Energy Europe BUILD-UP SKILLS PORTUGAL Formação para as Renováveis e Eficiência Energética no Sector da Construção 27
OBRIGADO 28