Indicadores de prontidão para edifícios inteligentes – Aplicação ao DEEC

Abstract

Na Europa, o principal setor de consumo energético são os edifícios, no entanto muitos destes são velhos e ineficientes e para piorar, não existe uma grande taxa de renovação dos mesmos. Tendo isto em conta e sabendo que no momento existe um problema de emissões de gases de estufa, a União Europeia tem vindo a tomar medidas de mitigação destas emissões no setor dos edifícios. Algumas dessas medidas passam pela melhoria do desempenho energético e pela introdução de renováveis, um exemplo disso é a obrigatoriedade de aquando a construção de um novo edifício, este necessitar de ser considerado um edifício com necessidades quase nulas de energia. No entanto, a introdução de edifícios com necessidades quase nulas de energia, por si só, não é suficiente para atingir os objetivos da União Europeia de transitar para uma economia hipocarbónica até 2050. Há necessidade de os edifícios, vistos como consumidores / produtores de energia, terem um papel cada vez mais ativo e de interação com as redes de energia. Não basta ser eficiente é também preciso fazer uma boa gestão de recursos. Assim sendo, a União Europeia decidiu avançar com o planeamento da introdução de um novo indicador para edifícios, o Smart Readiness Indicator. Com este indicador pretende-se caracterizar a aptidão dos edifícios para, fazendo uso das tecnologias de informação e comunicação e sistemas eletrónicos, adaptar de forma ativa o seu funcionamento às necessidades dos ocupantes e das redes energéticas, contribuindo para a melhoria do seu desempenho energético.O objetivo principal desta dissertação foi a simulação da aplicação do Smart Readiness Indicator ao Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Universidade de Coimbra (DEEC-UC), considerando possíveis medidas relativas ao fornecimento de serviços de energia (nomeadamente climatização) a implementar no DEEC-UC e a verificação do impacto no seu Smart Readiness Indicator. Foi, por exemplo, simulada a alteração do sistema de aquecimento das torres R, S e T (que de momento se encontram inoperacionais) por soluções como bombas de calor, aquecimento resistivo ou então a substituição por um novo sistema a gás natural. Foram ainda simuladas medidas individuais, relacionadas com a melhoria da comunicação de informações ao utilizador, do uso de sensores, da gestão do armazenamento de energia, dos postos de carregamento para veículos elétricos e medidas de gestão da procura. Para além deste objetivo procurou também analisar-se a relação entre o Smart Readiness Indicator e o desempenho energético de um edifício, nomeadamente um edifício classificado como edifício com necessidades quase nulas de energia.Através destas simulações foi possível concluir que a substituição do aquecimento das torres R, S e T do DEEC-UC por bombas de calor lhe permitiria obter um melhor valor no Smart Readiness Indicator em relação a qualquer outra tecnologia de aquecimento considerada. Foi ainda concluído que para o DEEC-UC conseguir obter um valor de Smart Readiness Indicator que se enquadre nos valores médios dos edifícios não residências já testados, seria necessário implementar todas as medidas individuais consideradas e a gestão da procura ou então todas as medidas individuais, gestão da procura e efetuar a alteração do aquecimento das torres R, S e T pelas bombas de calor consideradas. Para além disso, também foi possível concluir que, em geral, é possível ter um edifício com grande aptidão para as tecnologias inteligentes, ou seja, um edifício com elevada flexibilidade, sem que o mesmo tenha um bom desempenho energético. Por outro lado, é possível ter um edifício com elevado desempenho energético sem que seja flexível.

In Europe, buildings are the main energy consumption sector, however many of them are old and inefficient and to make it worse, the renovation rate is low. Bearing this and knowing that there is currently a problem with greenhouse gases emissions, the European Union has taken mitigation measures in the buildings sector. Some of these measures include the improvement of energy efficiency and the introduction of renewable energy, an example of this, is the mandatory Nearly Zero Energy Buildings label on the new building constructions. However, an introduction of Nearly Zero Energy Buildings by itself is not sufficient to achieve the European Union goals of transition to a low-carbon economy by 2050. There is a need to start seeing buildings as consumers and producers of energy and make them begun to have a more active role and interaction with the grid. It is not enough to be efficient it is also needed a proper management of resources. Therefore, the EU has decided to proceed with the introduction of a new indicator for buildings, the Smart Readiness Indicator. This indicator intends to characterize the buildings ability to make use of technologies of information and communication as well as the electronics systems to actively adapt its operation to the needs of occupants and to the grid, improving its own performance.The main goal of this dissertation was to simulate the Smart Readiness Indicator application to the Department of Electrotechnical and Computer Engineering at the University of Coimbra (DEEC-UC) considering possible implementation measures related with the energy services provided in DEEC-UC and verifying their impact on the Smart Readiness Indicator of the building. We simulated the heating system replacement of the R, S and T towers by solutions such as heat pumps, resistive heating, and a new natural gas system. It was also simulated a series of Individual measures related with the improve of information communicated to the user, the use of sensors, the energy storage management, the electric vehicles charging stations and demand side management measures. In addition to this goal, the relationship between the Smart Readiness Indicator and the energy performance of a building, namely a building classified as a building with nearly zero energy needs, was also analyzed.Through these simulations it was possible to conclude that replacing the heating system of the DEEC-UC R, S and T towers by heat pumps would allow it to get a better value in the Smart Readiness Indicator to any other heating technology considered. It was also concluded that for DEEC-UC get an Smart Readiness Indicator value that fits the average values of the non-residential buildings already tested, it would be necessary to carry out all the individual measures considered and demand side management or else all individual measures, demand side management and make the change of the heating system in the R, S and T towers by the heat pumps considered. In addition, it was also possible to conclude that, in general, it is possible to have a building with great aptitude for intelligent technologies, that is, a building with high flexibility, without it having a good energy performance. On the other hand, it is possible to have a building with high energy performance without being flexible.