Sistema de gestão de energia de edifícios

Descrição

De acordo com a Diretiva relativa ao desempenho energético dos edifícios (EPBD), os edifícios são responsáveis por cerca de 40% do consumo de energia e 36% das emissões de CO2 na UE. Atualmente, cerca de 35% dos edifícios da UE têm mais de 50 anos e quase 75% do parque imobiliário é ineficiente do ponto de vista energético. Os edifícios são, por conseguinte, o maior consumidor de energia na Europa e têm um vasto potencial de ganhos de eficiência energética. Atualmente, apenas cerca de 1% do parque imobiliário é renovado todos os anos. A renovação dos edifícios existentes pode conduzir a poupanças de energia significativas, uma vez que poderia reduzir o consumo total de energia da UE em 5-6% e diminuir as emissões de CO2 em cerca de 5%. Uma forma de aumentar a eficiência energética dos edifícios é a implementação de um sistema de gestão energética de edifícios (BEMS).

Os BEMS são sistemas centralizados, baseados em computador, que fornecem monitorização em tempo real e controlo integrado dos serviços e equipamentos do edifício para otimizar a utilização de energia. Normalmente, controlam os sistemas de iluminação, eletricidade, água quente e AVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado). O sistema monitoriza as informações recebidas de vários sensores no edifício (contadores inteligentes, sensores de ocupação, temperatura, dióxido de carbono e humidade, etc.) e optimiza o consumo de energia, mantendo a segurança e o conforto.

Estes sistemas podem também ser utilizados para melhorar a saúde e a segurança dos habitantes, controlando e monitorizando o ambiente, as respostas a emergências e os planos de manutenção regulares. A tecnologia pode ser aplicada tanto a edifícios residenciais como comerciais e a várias escalas, desde pequenos edifícios independentes a sítios complexos com vários edifícios.

(Comissão Europeia)

Problemas a resolver

Modelo de Valor

Para além dos benefícios acima referidos, o autoconsumo em edifícios com sistemas de energias renováveis pode ser maximizado com BEMS. Podem também ser fornecidos serviços auxiliares à rede, com a integração das capacidades Veículo-Rede (V2G) e Veículo-Casa (V2H).

Requisitos Legais

Existem duas directivas principais na UE que abrangem a redução do consumo de energia nos edifícios: A Diretiva Eficiência Energética e a Diretiva Desempenho Energético dos Edifícios, com alterações feitas a ambas as directivas em 2018 como parte do pacote "Energia Limpa para Todos os Europeus":

Diretiva de Eficiência Energética 2018/2002

O elemento-chave da diretiva alterada (2018/2002) é a atualização do quadro político para 2030 e mais além, com um objetivo de eficiência energética de pelo menos 32,5% até 2030, a partir do objetivo anteriormente estabelecido de 20% até 2020.

A diretiva permite uma possível revisão em alta do objetivo em 2023, caso se verifiquem reduções substanciais dos custos devido à evolução económica ou tecnológica. Inclui também uma extensão da obrigação de poupança de energia na utilização final, introduzida na diretiva de 2012. Nos termos da diretiva de alteração, os países da UE terão de realizar novas poupanças de energia de 0,8% por ano do consumo final de energia no período 2021-2030, exceto Chipre e Malta, que terão de realizar 0,24% por ano.

Outros elementos da diretiva alterada incluem

• regras mais rigorosas em matéria de contagem e faturação da energia térmica, conferindo aos consumidores - especialmente os que vivem em edifícios de apartamentos múltiplos com sistemas de aquecimento coletivo - direitos mais claros para receberem informações mais frequentes e mais úteis sobre o seu consumo de energia, permitindo-lhes também compreender e controlar melhor as suas facturas de aquecimento
• exigir que os Estados-Membros disponham de regras nacionais transparentes e publicamente disponíveis sobre a repartição dos custos de aquecimento, arrefecimento e consumo de água quente em edifícios de apartamentos múltiplos e edifícios multiusos com sistemas colectivos para esses serviços
• monitorização dos níveis de eficiência das novas capacidades de produção de energia
• fator de energia primária (FPE) atualizado para a produção de eletricidade de 2,1 (em vez dos actuais 2,5)
• revisão geral da Diretiva Eficiência Energética (necessária até 2024)

(Comissão Europeia)

Diretiva 2018/844/UE relativa ao desempenho energético dos edifícios

A diretiva introduz novos elementos do compromisso da UE de modernizar o sector da construção na sequência de melhorias tecnológicas e de aumentar as renovações de edifícios. A EPBD abrange uma vasta gama de políticas e medidas de apoio que ajudarão os governos nacionais da UE a aumentar o desempenho energético dos edifícios e a melhorar o parque imobiliário existente. Por exemplo

• Os países da UE devem estabelecer estratégias sólidas de renovação a longo prazo, com o objetivo de descarbonizar o parque imobiliário nacional até 2050, com marcos indicativos para 2030, 2040 e 2050. As estratégias devem contribuir para alcançar os objectivos de eficiência energética dos planos nacionais em matéria de energia e clima (PNEC)
• Os países da UE devem estabelecer requisitos mínimos de desempenho energético óptimos em termos de custos para os novos edifícios, para os edifícios existentes sujeitos a grandes obras de renovação e para a substituição ou reabilitação de elementos de construção como sistemas de aquecimento e arrefecimento, telhados e paredes
• todos os novos edifícios devem ser edifícios com necessidades quase nulas de energia (NZEB) a partir de 31 de dezembro de 2020. Desde 31 de dezembro de 2018, todos os novos edifícios públicos já têm de ser NZEB
• os certificados de desempenho energético devem ser emitidos quando um edifício é vendido ou arrendado, e devem ser criados sistemas de inspeção para os sistemas de aquecimento e de ar condicionado
• a mobilidade eléctrica é apoiada pela introdução de requisitos mínimos para os parques de estacionamento a partir de uma determinada dimensão e outras infra-estruturas mínimas para os edifícios mais pequenos
• é introduzido um sistema europeu opcional para classificar o "grau de preparação inteligente" dos edifícios
• são promovidasas tecnologias inteligentes, nomeadamente através de requisitos para a instalação de sistemas de automatização e controlo dos edifícios e de dispositivos que regulam a temperatura a nível das divisões
• a saúde e o bem-estar dos utilizadores dos edifícios são abordados, por exemplo, através da consideração da qualidade do ar e da ventilação
• os países da UE devem elaborar listas de medidas financeiras nacionais para melhorar a eficiência energética dos edifícios

(Comissão Europeia)

Modelos de Funcionamento

O valor comercial do BEMS não está diretamente correlacionado com a complexidade da solução. Devido à diversidade das necessidades dos clientes e das infra-estruturas dos edifícios, diferentes tipos de BEMS podem ser mais rentáveis. O gráfico abaixo mostra diferentes complexidades possíveis de BEMS.

Por exemplo, para um proprietário de um único edifício que está apenas a começar a explorar as oportunidades de uma gestão energética mais estratégica, um BEMS, que permite a visualização e a comunicação do consumo de energia, pode ser o investimento ideal. Por outro lado, um executivo que pretenda gerir a energia numa carteira de imóveis de uma empresa pode necessitar de um BEMS integrado que gere um vasto leque de equipamentos, ajuda a agilizar uma equipa de manutenção centralizada e acompanha o progresso em direção aos objectivos de sustentabilidade da empresa. Nesta situação, o BEMS mais vantajoso incluiria as capacidades sofisticadas de cada uma das quatro classes: visualização e comunicação, deteção e diagnóstico de falhas, manutenção preditiva e melhoria e otimização contínuas. Além disso, um BEMS que seja inicialmente implementado com foco num determinado edifício ou tipo de equipamento, mas que seja escalável para aumentar a complexidade e a integração entre sistemas ao longo do tempo, pode gerar mais valor comercial e suportar uma abordagem de investimento faseada.

Roteiro de ofertas de BEMS (Casey Talon, 2015)

Estrutura de Custos

Recursos necessários para a implementação da BEMS (BABLE, 2021)

Potencial de Mercado

Devido ao aumento constante dos custos da energia e à crescente preocupação com o desempenho ambiental, a eficiência energética dos edifícios tornar-se-á ainda mais importante nos próximos anos.

De acordo com um relatório da Navigant Research, prevê-se que o mercado global de BEMS cresça de 2,7 mil milhões de dólares em 2016 para 12,8 mil milhões de dólares em 2025, a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 18,2%. Em 2016, o hardware contribuiu apenas com cerca de 10% das receitas dos BEMS, enquanto o software e os serviços quase dividiram as restantes receitas, contribuindo com 44% e 46%, respetivamente, como mostra o gráfico abaixo.

Esta categoria de software é o veículo que pode traduzir o crescente conjunto de dados das instalações em informações accionáveis. Também ajuda os utilizadores finais a reconhecer e a agir em função das oportunidades de melhorar o desempenho e o comportamento do sistema, o que permite reduzir os custos e melhorar o negócio.

A combinação das três categorias permite obter eficiência energética e capacidades de gestão, como a eficiência operacional, a utilização do espaço, a produtividade, o envolvimento dos ocupantes e a sustentabilidade.

Receitas de BEMS por tipo de oferta, mercados mundiais: 2016 - 2025 (Casey Talon, 2016)

Mapeamento de Stakeholders

Mapa das partes interessadas nos sistemas BEMS (resultados do projeto E-LAND, 2019; BABLE, 2021)

Iniciativas do Governo

A iniciativa Vaga de Renovação

Para alcançar o objetivo a longo prazo de neutralidade climática até 2050, a Comissão Europeia publicou a sua estratégia Vaga de Renovação em 14 de outubro de 2020, que visa, pelo menos, duplicar as taxas de renovação nos próximos dez anos e garantir que as renovações conduzam a uma maior eficiência energética e de recursos. A Comissão prevê que, até 2030, possam ser renovados 35 milhões de edifícios e criados até 160 000 novos empregos verdes no sector da construção. As principais acções incluídas na estratégia da Comissão incluem:

1. Regulamentação, normas e informações mais rigorosas sobre o desempenho energético dos edifícios
2. Financiamento reforçado, acessível e mais direcionado, apoiado por assistência técnica
3. Criação de empregos verdes, formação e atualização de competências dos trabalhadores e atração de novos talentos
4. Expandir o mercado de produtos e serviços de construção sustentável
5. Desenvolver abordagens baseadas na vizinhança para que as comunidades locais integrem soluções renováveis e digitais e criem bairros sem energia
6. Promover a descarbonização do aquecimento e da refrigeração, que é responsável por 80% da energia consumida em edifícios residenciais

(Comissão Europeia)

Iniciativa "Financiamento inteligente para edifícios inteligentes

Foi lançada no âmbito do pacote "Energia limpa para todos os europeus" e inclui soluções práticas para mobilizar o financiamento privado para a eficiência energética e as energias renováveis em três domínios principais:

1. Utilização mais eficaz dos fundos públicos
2. Mais assistência para criar reservas de projectos
3. Redução dos riscos através da utilização de subvenções da UE

(Comissão Europeia)

Regimes de financiamento da UE para a eficiência energética

1. Os Fundos Europeus Estruturais e de Investimento: No total, foram afectados 17,6 mil milhões de euros à eficiência energética (incluindo 13,3 mil milhões de euros dedicados a melhorias da eficiência energética em edifícios públicos e residenciais), ou seja, cerca de 2,5 mil milhões de euros por ano.
2. European Local ENergy Assistance (ELENA): Gerido pelo Banco Europeu de Investimento, este programa apoia promotores privados e públicos no desenvolvimento e lançamento de investimentos em energia sustentável em grande escala susceptíveis de serem financiados (mais de 30 milhões de euros), incluindo nos transportes sustentáveis. O ELENA cobre até 90% dos custos de desenvolvimento do projeto.
3. Assistência ao desenvolvimento de projectos - Horizonte 2020 (PDA H2020): Ajuda os promotores públicos e privados a desenvolver projectos-modelo no domínio da energia sustentável, centrando-se em investimentos energéticos de pequena e média dimensão, com um valor mínimo de 7,5 milhões de euros e máximo de 50 milhões de euros, cobrindo até 100% dos custos elegíveis de desenvolvimento do projeto. Os sectores abrangidos incluem a renovação de edifícios, as FER em edifícios, o aquecimento/arrefecimento urbano, a iluminação pública energeticamente eficiente e os transportes urbanos limpos.

(Comissão Europeia )

Factores de Suporte

1. Maior atenção pós-pandemia à energia consumida pelo sector dos edifícios.
2. Crescente pressão regulamentar para reduzir o desperdício de energia nos edifícios.
3. Políticas e estratégias governamentais para promover a utilização de tecnologias inteligentes na poupança de energia doméstica.
4. Maior envolvimento coletivo através da adoção de interfaces de fácil utilização para facilitar a monitorização e o controlo.

Contexto da Cidade

O contexto local, incluindo a legislação e as condições culturais, afecta o tipo de BEMS que é ideal para cada cidade e os ajustes ao modelo padrão que podem ter de ser feitos. Os principais factores a considerar ao planear uma abordagem são:

1. Fisiologia da cidade: O clima e a geografia da cidade afectam a combinação de BEMS que pode ser implementada. O clima quente apresenta grandes oportunidades para a produção solar fotovoltaica, mas também desafios, uma vez que o arrefecimento mecânico é amplamente utilizado. Assim, um sistema de energia flexível ajuda a equilibrar a procura e a oferta.
2. Política, regulamentação e regulamentação: Devem ser desenvolvidas medidas políticas específicas que incentivem as renovações energeticamente eficientes e, ao mesmo tempo, punam as acções que aumentam o consumo de energia. Deve ser considerado um estudo aprofundado dos programas de reabilitação antigos e existentes e a visão geral do parque imobiliário para selecionar políticas que se alinhem bem com o contexto local.
3. Desempenho económico: Devem ser desenvolvidos veículos de financiamento adaptados a segmentos de mercado específicos que proporcionem fontes de financiamento simples e comercialmente atractivas para a renovação profunda. Deve ser criada uma profunda reabilitação energética dos edifícios existentes, por exemplo, redução do imposto predial para edifícios com elevado desempenho energético, bem como incentivos à adoção de energias renováveis e de tecnologias energeticamente eficientes.
4. Condições sociais e culturais: O estilo de vida, a demografia, a segurança e o património cultural da cidade influenciam a escolha das tecnologias BEMS. Algumas cidades registam diariamente um duplo pico na procura de eletricidade, o que coloca uma enorme pressão na rede de distribuição e exige um reforço dispendioso sem transferência de carga e redução de picos. É preciso ter cuidado para garantir um equilíbrio entre a manutenção do estilo de vida numa cidade e a implementação de medidas de eficiência energética, preservando simultaneamente o património cultural e a singularidade de cada edifício.

(Sharing Cities Smart Booklet - Sistema de gestão de energia sustentável)

Dados e Normas

• Norma ISO 50001 para Sistemas de Gestão de Energia (Norma ISO)