2017-08-03
Find the Gap - Projeto MOEEBIUS
Ricardo Rato, Grupo ISQ

Com vista a melhorar o desempenho dos edifícios, torna-se necessário, em primeiro lugar, compreendê-lo de uma forma mais profunda. Diversos estudos de avaliação pós-ocupação, tanto de edifícios novos como de edifícios existentes, exaltam esta necessidade ao demonstrar que os edifícios têm tipicamente um desempenho inferior ao esperado, apresentando uma significativa lacuna de desempenho (performance gap). Este diferencial, entre os valores de consumo energético real e previsto, significa que, por um lado, em condições reais, os consumos tendem a ser superiores e, por outro, as previsões tendem a ser irrealisticamente baixas.

De facto, nesses estudos, verificou-se que, durante a fase de operação do edifício, o consumo energético pode ser até 2,5 vezes superior ao consumo previsto (70 % em edifícios comerciais, 100 % no setor residencial, 150 % em edifícios de escritórios e 250 % em edifícios escolares). O peso e a diversidade das diferenças identificadas destacam a necessidade de uma compreensão mais profunda dos fatores críticos de desempenho associados aos fatores dinâmicos da operação dos edifícios, nomeadamente o comportamento dos ocupantes.


Uma das principais causas das lacunas de desempenho consiste na dificuldade de representar a utilização dos edifícios de uma forma realística, recorrendo às técnicas atuais de modelação dinâmica do consumo de energia nos edifícios. De facto, as ferramentas de simulação atuais não incorporam com precisão o impacto do comportamento dos ocupantes (diversificado e imprevisível) no desempenho energético dos edifícios, sendo efetuadas suposições inadequadas que levam a incertezas significativas nas previsões energéticas. Para além das discrepâncias causadas por estes pressupostos inadequados, outras razões que contribuem para as lacunas de desempenho são:


1) Modelos de informação dos edifícios estáticos e incapazes de representar as complexidades dos edifícios reais; 2) Alterações relativamente às especificações de projeto originais que ocorrem durante a operação do edifício (ex.: serviços, utilização ou controlo);

3) Estratégias de controlo ineficientes que não permitem a plena exploração do potencial de eficiência energética de um edifício (ex.: estratégias de controlo que ignoram o fator humano);


4) Redução do desempenho energético do edifício devido a práticas de construção de baixa qualidade na fase de construção, debilidades na operação e manutenção e devido ao envelhecimento do edifício; e


5) Imprecisões relativas ao ambiente exterior a que o edifício está sujeito.


O projeto europeu MOEEBIUS (Modelling Optimization of Energy Efficiency in Buildings for Urban Sustainability) pretende dar resposta a estas necessidades através da melhoria dos modelos de simulação para que estes integrem as diferentes vertentes do problema, contabilizando as componentes física, energética e humana dos edifícios. Financiado pelo programa europeu de investigação e inovação Horizonte 2020, o MOEEBIUS tem como principal objetivo a introdução de uma metodologia holística de otimização da eficiência energética que permita melhorar as estratégias atuais de modelação e disponibilizar ferramentas de simulação inovadoras. Assim, visa captar e descrever em profundidade as complexidades da operação dos edifícios em contexto real, através de simulações precisas, reduzindo significativamente as lacunas de desempenho e promovendo uma otimização contínua e multifacetada da performance energética dos edifícios. O projeto tem como objetivo diminuir as lacunas de desempenho para valores inferiores a 10 % e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo energético em 35 %.


A abordagem proposta compreende o desenvolvimento e integração de um conjunto inovador de ferramentas e aplicações que vão permitir:

  • Melhorar a estimativa do desempenho energético dos edifícios, com base em modelos de simulação aperfeiçoados que são atualizados de forma iterativa através de medições reais no edifício e que permitem capturar as complexidades da “vida real” do edifício;

  • Identificar facilmente os desvios de desempenho e as suas causas, através da avaliação precisa do desempenho dos componentes críticos do edifício e permitindo comparar diretamente o desempenho real com o previsto;Otimizar o desempenho do edifício em tempo real, através de estratégias de controlo avançado baseadas em simulação e autodiagnóstico que permitam adaptar a operação dos sistemas energéticos com vista à satisfação das necessidades e preferências dos ocupantes;

  • Apoiar a tomada de decisões para reabilitação/renovação de edifícios/sistemas com base em previsões precisas, garantindo que o edifício atinge o desempenho pretendido (aos níveis estrutural, ambiental e energético, e ao mesmo tempo de saúde, segurança e conforto dos ocupantes) e permitindo um retorno sobre o investimento otimizado ao longo do ciclo de vida do edifício;

  • Otimizar a gestão do pico de carga em tempo real, abordando as incertezas impostas pela natureza intermitente das fontes renováveis de energia e permitindo a sua integração eficiente na smart grid.


Estão envolvidos no MOEEBIUS um total de 15 parceiros europeus, entre os quais se incluem o ISQ e a câmara municipal de Mafra. A coordenação do projeto está a cargo da Fundação Tecnalia Research & Innovation, a principal entidade de investigação e tecnologia privada e independente em Espanha e a quinta maior da Europa.

 

O MOEEBIUS tem uma duração de três anos e meio, tendo-se iniciado em Novembro de 2015. No primeiro ano do projeto, as atividades versaram sobre a identificação dos requisitos do utilizador final e do negócio.

Seguidamente, serão desenvolvidas as ferramentas e aplicações. Por último, estas serão validadas em três locais demonstradores de grande escala, localizados em Portugal, no Reino Unido e na Sérvia e incorporando diversas tipologias de edifícios, sistemas energéticos heterogéneos e diversas condições climáticas. Os edifícios nos quais será realizada a demonstração em Portugal incluem um complexo escolar com piscina e pavilhão desportivo, um jardim infantil e o edifício dos Paços do Concelho do município de Mafra. No Reino Unido e na Sérvia, os demonstradores são, respetivamente, um hotel com central fotovoltaica e blocos de edifícios de apartamentos com aquecimento urbano.

 

Na fase inicial do Projeto, o ISQ foi responsável pelo desenvolvimento de modelos de negócios inovadores para gestão de energia, para o mercado dos serviços energéticos. Esta atividade foi fundamental para garantir o estabelecimento de uma abordagem focada na perspetiva do negócio.

Foram desenvolvidos modelos de negócios alinhados com as necessidades dos stakeholders com o objetivo de ultrapassar as barreiras que atualmente limitam a implementação destes projetos. Este envolvimento dos stakeholders foi efetuado através do Living Lab do MOEEBIUS, incluindo questionários, entrevistas e sessões de brainstorming.


O Living Lab do MOEEBIUS, envolvendo empresas de serviços de energia (ESE) e especialistas de diferentes países, promove a troca de experiências com vista à designada “Open Innovation”, orientada para o utilizador final. Neste ambiente de inovação aberta, pretende-se assegurar que os desenvolvimentos do projeto vão, de facto, ao encontro das reais necessidades do mercado e, desta forma, maximizar os resultados da iniciativa. Assim, o MOEEBIUS não se foca apenas no ambiente de negócios dos demonstradores, introduzindo novas abordagens de negócios para projetos ESE que não são locais, mas sim transferíveis para outros ambientes, fornecendo soluções com elevado potencial de replicação.

Atualmente, o ISQ está a desenvolver um modelo matemático melhorado para a caracterização da qualidade do ar interior (QAI) em edifícios. Este modelo vai permitir avaliar as condições de conforto e saúde dos ocupantes dos edifícios e será posteriormente integrado no modelo holístico do MOEEBIUS para garantir o estabelecimento de um edifício “saudável”, no qual estas condições são respeitadas.

 

Aplicação do MOEEBIUS ao mercado dos serviços de energia


As lacunas de desempenho colocam um desafio enorme às ESE, que se veem confrontadas com a necessidade de garantir que o desempenho energético e a poupança prevista com a aplicação de medidas eficiência energética são realmente alcançadas durante a fase de operação do edifício, sem que o conforto e a saúde dos ocupantes dos edifícios sejam colocados em causa.

Ao mesmo tempo, a existência de lacunas de desempenho energético introduz erros nas estimativas de período de retorno e nos cálculos técnico-económicos nos contratos de desempenho energético. Esta situação impõe riscos significativos na implementação de contratos, cujo pagamento é baseado no desempenho atingido pelas ESE e podem provocar falta de confiança dos consumidores finais e também das instituições financeiras.


De forma a desbloquear o enorme potencial da eficiência energética e atingir as metas de poupança de energia em edifícios, é necessário desenvolver ferramentas adequadas para implementar projetos de eficiência energética de forma eficaz e transparente e que permitam criar valor para todas as partes envolvidas. Assim, a grande vantagem introduzida pelo MOEEBIUS assenta no facto de permitir efetuar previsões mais precisas de qual será o consumo energético real de um edifício após a implementação de medidas de eficiência energética, garantindo uma melhor tomada de decisão e possibilitando o aumento da confiança em relação a estes projetos. Ao mesmo tempo, vem oferecer novos modelos de negócios de gestão de energia, baseados nas necessidades reais do mercado e suportados pelas ferramentas desenvolvidas no projeto.

 

Aposta do ISQ em I&D


O ISQ tem na Investigação e Desenvolvimento um dos pilares do seu crescimento ao longo dos seus 50 anos de existência. De facto, o ISQ considera que a atividade de I&D permite posicioná-lo na vanguarda do conhecimento, através do aumento das competências dos seus colaboradores e das suas capacidades em termos tecnológicos, potenciando assim o cumprimento da sua missão de prestar apoio técnico-científico ao desenvolvimento das organizações.


Para além disso, o nível de proximidade do ISQ com os seus clientes e parceiros possibilita o conhecimento das suas reais necessidades e assim o desenvolvimento de atividades de I&D aplicadas com vista a dar resposta a problemas concretos da Sociedade.


A forte aposta do ISQ em I&D materializou-se no desenvolvimento de mais de 400 projetos de I&D internacionais nos últimos 25 anos.

No domínio da Eficiência Energética, a atividade de I&D no ISQ está a cargo do Sustainable Innovation Centre, unidade que desenvolve investigação nas áreas de Eficiência Energética, Eficiência de Recursos e Gestão de Risco e que tem como visão contribuir para que o ISQ seja reconhecido a nível nacional e internacional como uma organização de excelência para o desenvolvimento de soluções nestas áreas. Para tal, dedica-se a fazer investigação aplicada, apoiando as organizações em atividades de I&D e promovendo a incorporação dos valores da sustentabilidade, quer através do desenvolvimento de tecnologia, quer através da aplicação de práticas de gestão integradas nos domínios da proteção ambiental, segurança de pessoas e máquinas e uma maximização sistemática de recursos.


O Sustainable Innovation Centre tem apostado na presença à escala europeia, através da participação em programas europeus de apoio à atividade de I&D e do estabelecimento de uma rede de parcerias estratégicas, assentes num principio de cooperação a longo prazo. Esta unidade tem atualmente em curso mais dois projetos na área da eficiência energética de edifícios, o ClimACT – “Acting for the transition to a low carbon economy in schools - development of support tools” (do programa Interreg SUDOE) e o SIMOCE – “Sistema Inteligente de Monitorização e Otimização do Consumo Energético” (do programa Portugal 2020).

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