Modelação Energética e Edifícios Energy Positive
Nearly-Zero, Net-Zero, Energy Positive: todo o tipo de termos, normas e práticas têm aparecido no setor da construção em Portugal. Mas o que eles significam e qual deve ser a solução certa para um promotor? Assistimos ao termo “sustentabilidade” se tornar bastante genérico que não tem um peso ou significado específico, sobretudo na tomada de decisões quanto a um projeto em relação ao impacto ambiental.
Net-Zero Energy e Energy Positive são simples, pois significam que um edifício produz tanta energia quanto consome ao longo de um ano, ou tem um excedente que transfere para a rede (ou para um vizinho). Um Edifício de Energia Quase Zero (nZEB) foi definido de forma bastante vaga pelas autoridades europeias, para cada país interpretar consoante os seus regulamentos nacionais. Em Portugal, isso foi traduzido num limite para a energia para aquecimento, um limite para a energia primária, e requisitos mínimos de geração “in situ” (conforme definido pela ADENE). A partir de 2021, todos os novos edifícios devem ser nZEB. E é aí que o Building Energy Modeling (BEM, uma metodologia que aplicamos na Dosta Tec com edifícios novos e renovações), se torna essencial: antes de investir milhares ou milhões num projeto, os promotores devem prever como os seus edifícios irão se comportar. Isto se faz com a utilização de ferramentas digitais para modelação dinâmica do desempenho de edifícios.
Mas, e o carbono? Pois bem, a energia está fortemente relacionada com o carbono, mesmo em Portugal, onde a produção de eletricidade é relativamente limpa. É por isso que existe legislação para a energia. Para o carbono, no entanto, ainda faltam padrões ou regulamentos claros que imponham a descarbonização rápida. Há uma procura crescente no mercado por esse tipo de construção, mas ainda não se tornou popular. No longo prazo, quando a produção elétrica se tornar quase completamente limpa (como planeado), a energia não será mais a primeira preocupação, mas sim o carbono ao longo de todo o ciclo de vida de um edifício. Mas por enquanto ainda é muito relevante, pois o plano nacional visa 80% de energias renováveis até 2030, deixando uma parcela significativa de não renováveis fornecendo eletricidade para edifícios.
Os edifícios off-grid existem há muito tempo em Portugal, sendo um país bastante rural (em termos europeus). Mas desde a industrialização, nunca foi difundido, pois é bastante difícil de alcançar, especialmente em ambientes urbanos e em grandes projetos. Projetos imobiliários que procuram a autossuficiência precisam planear e coordenar cuidadosamente diversas variáveis: uma grande superfície para geração fotovoltaica, alta eficiência energética, geradores de reserva para falhas de energia no local e muito mais. Na nossa experiência, os grandes projetos (acima de 10.000m2) são muito difíceis de desconectar da rede, sem que os futuros ocupantes façam grandes concessões (como tectos de energia por pessoa, ou cronogramas estritos de uso de energia).
As pessoas, tanto nas residências quanto na indústria, geralmente pensam na produção de energia como algo centralizado e gerenciado por uma grande organização (privada ou pública). Especialmente com eletricidade, espera-se que a energia seja servida diretamente às famílias, de forma acessível e sem interrupções. Mesmo num país como Portugal, onde o aquecimento doméstico está principalmente baseado em lenha, a maior parte da produção de energia está centralizada nas grandes centrais.
Mas isso está a mudar. A geração “in situ” vem crescendo exponencialmente na última década, graças a três fatores:
- Económico: redução dos custos dos painéis fotovoltaicos e aumento do preço da eletricidade
- Financeiro: as pessoas agora têm muitas opções para financiar suas instalações, mesmo diretamente com distribuidores como a EDP.
- Legislativo: muitos incentivos e restrições para que as pessoas gerem a sua própria eletricidade.
Até 2015, se um agregado familiar produzia eletricidade com painéis fotovoltaicos, era obrigado a vender a energia à rede, através do esquema “net-billing”. No entanto, nesse ano a legislação mudou para que os prosumidores (termo para o consumidor-produtor) possam utilizar a sua própria eletricidade (DL 153/2014). Isso ajudou a impulsionar o crescimento exponencial da geração fotovoltaica doméstica no país. Em 2020, a legislação evoluiu ainda mais (DL 162/2019), para permitir a criação das Comunidades de Energia Renovável, conhecidas como CERs. Isso significa que as pessoas agora podem compartilhar a energia com os vizinhos. E os empreendimentos imobiliários devem olhar para as CERs. Não é preciso estar isolado da rede para acrescentar valor em grande escala, em termos de m2.
Vamos apresentar três estudos de caso que comprovam que a arquitetura Energy Positive é possível de construir e pode operar em diferentes condições climáticas e para diferentes programas. O primeiro projeto é um edifício de escritórios de 18.000 m2 localizado em Trondheim (Noruega), o segundo é uma casa unifamiliar no sul do Tirol (Italia) e o último é um protótipo de casa construído na Califórnia (EUA).
Powerhouse Brattørkaia projetada por Snohetta en Noruega produz mais energia do que consome ao longo de sua vida útil, incluindo construção e demolição. Isso também inclui a energia incorporada nos materiais usados para construir o edifício. O local do edifício foi cuidadosamente escolhido para garantir a máxima exposição ao sol ao longo do dia e das estações do ano. A fachada é finalizada com quase 3.000 m2 de painéis solares localizados para otimizar o ganho solar ao longo do ano. O nome reflete a capacidade do edifício de produzir 500.000 kWh (!), transformando-o em uma pequena usina no meio da cidade.
A Casa SN em Arco, norte da Itália, é o primeiro edifício certificado zero-energy building na Europa que busca uma abordagem regenerativa que cria um impacto positivo nos sistemas planetários. Na verdade, o edifício ultrapassa a sua certificação e produz 22% mais energia (geotérmica com fotovoltaica) do que consome. O projeto arquitetónico promove resfriamento e ventilação naturais e cria sombra onde é necessário. Existem vários sistemas de climatização instalados no edifício, ventilação mecânica com recuperação de calor, piso radiante e bomba de calor ar/água suportada por painéis solares térmicos. Sem dúvida, eles melhoram o desempenho do edifício, mas a sua energia cinza é desconhecida e não estimada. Analisar todo o ciclo de vida do edifício é crucial para equilibrar a energia incorporada e operacional.
O último exemplo de aplicação das estratégias de energia positiva é o Solar Decathlon, uma competição internacional organizada pelo Departamento de Energia dos EUA desde 2002. A cada dois anos, dez equipes de estudantes competem para projetar e construir uma casa de energia positiva. Uma das primeiras casas construídas após vencer a competição foi pela equipa da Universidade de Darmstadt em 2007. Os alunos projetaram, construíram e viveram numa casa em Santa Barbara, Califórnia. A solução deles era tão eficiente em termos de energia que produzia energia elétrica adicional suficiente para abastecer um carro elétrico usado para a comunidade diária.
Mateo Barbero e Adrian Krezlik
