As áreas urbanas de energia positiva procuram alcançar a neutralidade carbónica, a autos­suficiência energética e a produção de um excedente de energia com recurso a fontes renováveis – uma revolução energética com os edifícios a desempenharem o papel central. Este é o mote e o conceito que servirão de reflexão aos desígnios propostos no presente artigo. Trata-se da passagem ou transição de um modelo de um simples prédio para um de bairros de energia positiva em dire­ção às cidades climaticamente neutras. Questionamos se será apenas utopia ou uma realidade possível no imediato ou mesmo no curto prazo.

O GRANDE DESAFIO

No âmbito da reabilitação ou renovação de edifícios, há muito que pugnamos por intervenções, quaisquer que sejam, realizadas de um modo eficaz e com resultados comprovadamente eficientes. Por isso, estas deverão não só abranger cada uma das frações autónomas dos edifícios, enquanto unidades classificadas tipologi­camente como residenciais, de comércio ou serviços, mas também – numa visão holística – todo um prédio e preferencialmente o quarteirão ou mesmo o bairro, po­dendo desejavelmente alargar-se às cidades no seu todo. Este será o salto a dar e o caminho a percorrer! Difícil? Sim, mas indispensável se quisermos atingir os objetivos anteriormente propostos.

Este é um desafio que não pode ser levado a cabo por indivíduos, mas, sim, por entidades coletivas habilitadas para o efeito. Vejamos o que nos mostra a rede europeia de bairros de energia positiva, os quais, designados PED na sigla inglesa que deriva da expressão Positive Energy Districts, constituem uma das propostas da Comissão Europeia para fazer acontecer a transição energética nas áreas urbanas.

A REDE EUROPEIA DE BAIRROS DE ENERGIA POSITIVA

Tendo por base aquilo a que os fundadores da Rede Europeia de Bairros de Energia Positiva (PED-EU­-NET) se propõem, salientam-se, aqui, a motivação e os objetivos desta rede.

Motivação: A PED-EU-NET visa mobilizar investi­gadores e outras partes interessadas relevantes em diferentes domínios e setores no sentido de impul­sionar a implantação de bairros de energia positiva na Europa por meio da partilha de conhecimento, da troca de ideias, da partilha de recursos, da experimentação de novos métodos e da cocriação de novas soluções.

A rede, proposta para o período de 2020-2024, in­tegra 40 países, com mais de 130 parceiros, de que se destacam o Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar, na Alemanha, como coordenador, e o Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P. (LNEG) como vice-coordenador.

“Os bairros de energia positiva são um objetivo ambicioso, mas, dado o rápido desenvolvimento recente das tecnologias energéticas, estão agora ao nosso alcance.”

Objetivos: Esta ação inserida no programa europeu COST (European Cooperation in Science & Technology) irá construir um ecossistema de inovação de bairros de energia positiva que ajudará a encontrar soluções para os vários desafios decorrentes de diferentes domínios. Fá-lo-á reforçando o diálogo entre as partes interessa­das relevantes e estimulando a colaboração ao longo de e entre domínios e cadeias de valor específicas do setor. Esta é a chave para cocriar soluções para o planeamento, o financiamento, a implantação, a replicação e a inte­gração de bairros de energia positiva. Irá harmonizar, partilhar e divulgar conhecimentos e experiência sobre bairros de energia positiva em diferentes domínios a nível europeu.

O projeto visa também explorar várias formas de governança envolvendo parcerias público-privadas­-pessoas e fornecer uma visão sobre abordagens prá­ticas para governança baseada em evidências para o desenvolvimento de bairros de energia positiva. Isso levará a uma maior partilha de conhecimento dentro e fora das organizações de investigação europeias e incentivará combinações e articulações, bem como a inovação, na academia, na indústria, nas cidades e nas comunidades.

BAIRROS DE ENERGIA POSITIVA, SIM, MAS COMO TORNÁ-LOS REALIDADE?

Atualmente, 70 % das emissões de carbono provêm das cidades. No futuro, as cidades têm de fazer parte da solução e não do problema. Os bairros de energia positiva são um conceito em ascensão para atingir este objetivo. Como ideia básica, um PED é uma área de uma cidade que produz pelo menos tanta energia durante o ano como a que consome. No entanto, uma zona de energia positiva (ZEP) não é uma ilha, mas uma parte flexível e funcional de um sistema energético mais alargado. Este conceito revoluciona a prática convencional de fornecimento unidirecional de energia através de um alimentador ou alimentadores provenientes de uma central ou subestação elétrica para os consumidores de uma cidade. Agora, a cidade é transformada numa manta de retalhos de produtores, consumidores e arma­zenamentos de energia, todos lado a lado e interligados.

Os PED são um objetivo ambicioso, mas, dado o rápido desenvolvimento recente das tecnologias energéticas, estão agora ao nosso alcance. São necessários três fatores básicos para tornar os PED possíveis. Em primeiro lugar, o desenvolvimento de uma ZEP deve começar por minimizar as necessidades energé­ticas locais. Não faz sentido construir infraestruturas energéticas dispendiosas e consumidoras de recursos para cobrir o consumo de energia que poderia ser evi­tado em primeiro lugar.

O potencial de eficiência energética pode ser, sem exagero, considerado enorme. Por exemplo, devido a regulamentos mais rigorosos, no norte da Europa, os novos edifícios típicos consomem atualmente menos de metade da energia para aquecimento de espaços em comparação com os do ano 2000. Esta melhoria tem um custo mínimo ou nulo para os consumidores, uma vez que o investimento adicional, relativamente pequeno, é coberto pela poupança de energia durante o funcionamento. O potencial de melhoria da eficiência energética não está, de modo algum, esgotado, mas ape­nas os frutos mais pequenos foram colhidos até à data.

Em segundo lugar, o restante consumo de energia num PED deve ser coberto pela produção local de energia renovável. Isto pode significar várias coisas, como a utilização de fluxos de energia residual de equipa­mentos elétricos e de refrigeração, a produção local de energia solar e vários tipos de bombas de calor. O planeamento de um PED concentra-se nas condições locais, nos recursos disponíveis e nas oportunidades de reutilização dos fluxos de energia residual.

Em terceiro lugar, é necessário um planeamento in­teligente (smart planning) e um controlo inteligente (smart control) para que o sistema energético, no seu conjunto, funcione. As cargas devem ser ajustadas de modo a que a energia seja produzida perto do consu­mo, tanto no espaço como no tempo. Por exemplo, a produção de energia solar é um companheiro natural do arrefecimento ou da refrigeração do espaço, uma vez que o consumo atinge normalmente o seu pico na mesma altura em que há sol abundante.

Do mesmo modo, o controlo inteligente (smart con­trol) pode ser utilizado para coordenar as horas de ponta da produção e do consumo. Os carros elétricos (VE), por exemplo, estão normalmente estacionados durante longos períodos durante a noite e durante o dia de trabalho. Isto permite selecionar as horas ideais para o carregamento com base nas necessidades de equilíbrio da rede. Muitos sistemas e equipamentos em edifícios têm uma margem de manobra semelhante para programar o seu funcionamento sem causar qualquer inconveniente.

“Assegurar que todos os intervenientes necessários, como os projetistas, os construtores, a empresa de energia e os departamentos relevantes da administração pública, trabalham em conjunto de forma eficiente para um objetivo comum é, de facto, uma tarefa que se afigura assustadora.”

Estes princípios descrevem a forma como os bairros de energia positiva do futuro podem ser alcançados e algumas das primeiras áreas ou zonas já estão aqui. Por exemplo, a JPI Urban Europe ^[1] apresentou, recente­mente, uma lista de 28 zonas-piloto em toda a Europa. No entanto, apesar de estes projetos-piloto serem promissores, é evidente que os futuros promotores de espaços verdes enfrentam uma série de desafios.

Assegurar que todos os intervenientes necessários, como os projetistas, os construtores, a empresa de energia e os departamentos relevantes da administra­ção pública, trabalham em conjunto de forma eficiente para um objetivo comum é, de facto, uma tarefa que se afigura assustadora. No entanto, mesmo que o desafio seja grande, também o são as potenciais recompensas da resolução de grande parte dos atuais desafios em matéria de sustentabilidade e clima.

[1] JPI Urban Europe foi criada em 2010 para dar resposta aos desafios urbanos globais da atualidade, com a ambição de desenvolver um centro europeu de investigação e inovação a propósito de questões urbanas e criar soluções europeias através de uma investigação coordenada.

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA? SIM, INDISPENSÁVEL, DEVENDO ESTAR SEMPRE PRESENTE

A construção e a reabilitação de edifícios são inter­venções que exigem conhecimentos técnicos seguros e práticas adequadas, não só para os projetos de dimensão relevante, como sejam os grandes edifícios de serviços, mas também para os pequenos edifícios de serviços e ainda para os residenciais.

Ao reabilitar um edifício, os vários intervenientes no processo de construção ou renovação não poderão deixar de avaliar e de melhorar o desempenho ener­gético de edifícios, sejam eles edifícios correntes ou edifícios históricos, e em todos há que respeitar total­mente o seu valor, bem como o seu legado cultural e as suas qualidades estéticas. Estamos na era da eficiência energética, que rima com a era da eficiência económica. A chave da eficiência energética, e paralelamente da eficiência económica, reside no diálogo e na interação entre todos os intervenientes no processo de construção ou renovação.

Devido às diretivas comunitárias e à sua transposição para a legislação nacional, em que são impostas eleva­das exigências técnicas, os projetos de construção ou renovação atingem uma elevada complexidade, levando a que a coordenação técnica entre os diversos inter­venientes tenha obrigatoriamente de ser assegurada.

“Mesmo que o desafio seja grande, também o são as potenciais recompensas da resolução de grande parte dos atuais desafios em matéria de sustentabilidade e clima.”

Nunca é de mais recordar e insistir que todos os in­tervenientes, arquitetos, engenheiros, decisores, admi­nistrações privadas ou públicas, não poderão ter uma visão estritamente focada na resolução de problemas técnicos e económicos stricto sensu. Deverão ter uma consciência e atitudes mais abrangentes, promovendo a cultura da sustentabilidade nas suas múltiplas vertentes: técnica, económica, social e ambiental.

Os especialistas têm ao seu dispor, cada vez mais, uma vasta gama de tecnologias. No entanto, a com­plexidade das suas interações obriga quase sempre ao desempenho de tarefas muito complexas, obrigando os especialistas a efetuarem várias abordagens, pon­derarem múltiplas soluções e operacionalizarem várias estratégias de modo a poderem atingir os desígnios anteriormente propostos. Tudo isto satisfazendo em cada etapa os respetivos requisitos e navegando numa cadeia lógica de valores que nos façam convergir para a sustentabilidade, proporcionando desenvolvimento que assegure as necessidades presentes sem comprometer as gerações futuras.

O MAPA EUROPEU. CASOS DE ESTUDO

Sugerimos a consulta do mapa europeu no sítio da URBAN EUROPE, que reporta, entre outras cidades, o caso da cidade portuguesa de Évora, com o projeto designado POCITYF – A POsitive Energy CITY Transformation Framework, em fase de implementação e cujas datas de início e conclusão estão compreendidas entre 2019 e 2024.

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As conclusões expressas são da responsabilidade do autor.

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Neste desígnio que é a descarbonização, as cidades assumem um papel central. Basta pensarmos que mais de 50 % das emissões de gases com efeito de estufa resultam da actividade dos centros ur­banos. É por esta razão que todas as estratégias de mitigação do problema têm no centro os edifícios e, agora, os bairros. A visão holística que sempre se im­pôs em qualquer intervenção ganha, agora, outra di­mensão com a necessidade da partilha da energia. Ou seja, podemos começar pelas fracções isoladas, por reabilitações energéticas mais ou menos profundas, pela manutenção dos aspectos construtivos ou pelos sistemas de eficiência energética, mas, no final do dia, o balanço energético de uma cidade tem de ser nulo do ponto de vista das emissões. Uma utopia? Pelo menos, a ambição está em cima da mesa, os projec­tos multiplicam-se, criam-se redes colaborativas de conhecimento e partilha de informações, e as metas já existem. Não, já não é uma utopia e a pergunta está em como lá chegar.

Imaginemos um mundo perfeito no qual temos to­das as condições in house, via renováveis e tecnologia, para responder às nossas necessidades energéticas. Mais, para além da autossuficiência energética, temos ainda a possibilidade de partilhar o nosso excedente com a vizinhança (que pode não conseguir ser total­mente autónoma, pelas mais variadas razões). A boa notícia é que já estamos a caminhar nesse sentido. Os bairros de energia positiva existem e estão a espa­lhar-se pela Europa, incluindo Portugal. A electrifica­ção das cidades e dos edifícios já está a consolidar-se, como sabemos, e os edifícios interligados permitem a partilha de energia eléctrica uns com os outros, quase como vizinhos que trocam açúcar ou ovos. Ao junta­rem-se, permitem a existência daquilo a que se chama um Positive Energy District (PED). Com os objectivos ambiciosos da União Europeia relativos à transição energética a situarem-se na neutralidade carbónica até 2050, adaptar zonas já existentes ou criar bairros de energia positiva de raiz são uma resposta à racio­nalidade e eficiência energética dos edifícios, já que o edificado é responsável pelo consumo de 40 % da energia (mais do que os sectores da indústria e dos transportes).

Em teoria tudo parece perfeito, mas estaremos em condições de implementar soluções com este nível de ambição num tão curto espaço de tempo? Até 2025, a União Europeia tem a meta de dinamizar 100 PED através do SET [Strategic Energy Technology] Plan – Action 3.2, cujos dados servirão, depois, para di­namizar a replicação noutras geografias — e um dos entraves é o financiamento. Estamos a falar de pro­gramas que precisam de um investimento avultado e de planos de negócio detalhados e avançados. As re­gras e a legislação não são iguais em todos os casos, não há interligação suficiente entre administrações locais e todos esses factores fazem deste caminho um processo difícil, mais lento do que o desejável e, em muitos casos, desmotivador.

Mas, afinal, o que são os bairros de energia positiva e que casos de sucesso existem? A um ano do objecti­vo da concretização dos 100 PED, em que ponto estão os projectos?

Numa área definida e delimitada, apontam-se es­tratégias e desenvolvem-se e implementam-se so­luções urbanas inteligentes. O objectivo, como sa­bemos, é a autossuficiência energética num primeiro momento e a produção de excedente de energia com recurso a fontes renováveis, sempre que possível, num segundo momento. Nas fachadas ou nos telha­dos, os painéis solares fotovoltaicos ou térmicos são soluções adequadas para a produção de energia eléc­trica ou térmica para a alimentação de equipamentos de climatização ou para aquecimento de águas. As bombas de calor ou o recurso à geotermia são ou­tras opções renováveis com os mesmos objectivos. E, feitas as escolhas, o que se passa num edifício pode replicar-se no que está ao lado. E no outro a seguir. E assim sucessivamente. Todos interligados, partilham energia entre si, suprindo, deste modo, as necessida­des uns dos outros em cada momento.

Em teoria tudo parece perfeito, mas estaremos em condições de implementar soluções com este nível de ambição num tão curto espaço de tempo? Até 2025, a União Europeia tem a meta de dinamizar 100 PED através do SET [Strategic Energy Technology] Plan – Action 3.2, cujos dados servirão, depois, para dinamizar a replicação noutras geografias — e um dos entraves
é o financiamento.

Questões técnicas quanto à distribuição ultrapas­sadas, o importante é que a balança esteja sempre equilibrada. A rede pode ser apoiada por baterias para armazenamento, que assumem o comando quando a procura é maior do que a produção. É uma lógica de central que inclui no sistema outras dimen­sões como a mobilidade eléctrica ou a gestão dos re­síduos. As tecnologias, cada vez mais avançadas, são a base de toda uma rede monitorizada por um sistema inteligente capaz de prever as necessidades, gerir os processos e garantir a máxima optimização e eficiên­cia dos sistemas. “As soluções passam por tecnologias disruptivas, de digitalização, para a interacção entre edifícios e entre a microrrede dos edifícios e a rede urbana”, explica à Edifícios e Energia Laura Aelenei, responsável pela área de investigação “Energia no Ambiente Construído” do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) e co-presidente do pro­jecto PED-EU-NET (Positive Energy Districts Euro­pean Network).

Numa só cidade podem conviver vários PED. Quan­do a energia eléctrica ou térmica produzida ultrapas­sa as necessidades daquele bairro em concreto, pode haver uma oferta direccionada para o exterior, e esta é a maior virtude destas soluções com a criação me­canismos de compensação numa escala superior e idealmente para toda a cidade e em vários domínios. “Um PED junta o ambiente construído, a produção energética, as necessidades energéticas, a sustenta­bilidade e a mobilidade, com vista à redução do uso de energia e das emissões de gases com efeito de es­tufa. Um PED ajuda a criar valor acrescentado e incen­tivos para os utilizadores. Para além disso, a sua im­plementação deve resultar num padrão de qualidade de vida elevado e acessível para os seus habitantes”, explicam-nos os responsáveis de comunicação da JPI Urban Europe, que coordena a iniciativa da União Europeia.

Desafios e dificuldades

Um dos objectivos da União Europeia é a multiplica­ção destas comunidades um pouco por todas as áreas urbanas. Sucede que estamos a um ano de cumprir uma meta emblemática e a dúvida está em saber se conseguimos lá chegar. “Nesta fase, não sei se esta­mos perto dos 100 PED projectados em toda a Europa, mas acho que é fazível”, revela Laura Aelenei, embora reconheça que “se calhar a meta foi um pouco ambi­ciosa em termos temporais”.

Um bairro de energia positiva construído de raiz e pronto a estrear seria sempre o cenário ideal, mas ir­realista dada a morfologia das cidades existente. Nas grandes cidades pode não haver espaço físico para desenvolver estes bairros e a capacidade financeira é variável. A segunda opção passa por adaptar as áreas urbanas já existentes, o que, para Laura Aelenei, “é mais difícil, em particular nos centros históricos, onde há uma série de constrangimentos, como as li­mitações arquitectónicas para a integração de reno­váveis”. Localmente, é necessário planear, financiar e regulamentar e, segundo a investigadora, “existem três factores essenciais para que se possa passar à prática: investigação aplicada das tecnologias, do planeamento e da inovação; criação de living labs [laboratórios vivos]; e capacitação local, juntando os principais interessados, desde municípios, empresas, [até] agências de energia e moradores”.

Para ajudar a atingir o objectivo dos 100 PED, foram criados os conceitos de cidade farol [projecto-mãe que serve de guia para localidades sucessoras] e cida­des seguidoras [que implementam metodologias da primeira]”, conta Laura Aelenei. Nesta fase, ainda não há conclusões para apresentar. “De modo mais efec­tivo, começamos a analisar e a criar uma base de da­dos para agregar a informação. No entanto, a base de dados ainda é escassa. É preciso chegarem os formu­lários com as informações e têm de estar completos. Neste momento, devemos ter à volta de 50 [cidades], mas esperamos ter os dados até ao final do ano.”

100 PED
Um dos passos para atingir as metas do Plano Estratégico Europeu para as Tecnologias Energéticas passa pelo programa Distritos e Bairros de Energia Positiva para um Desenvolvimento Urbano Sustentável, que engloba o planeamento, a monitorização e a clonagem de 100 bairros europeus de energia positiva até 2025. Com a participação de 20 Estados-Membros da União Europeia (entre eles Portugal), a iniciativa é conduzida pela JPI Urban Europe e foi apresentada em 2018 no SET Plan Action 3.2. A este projecto, juntam-se redes de financiamento, indústria, unidades de investigação e organizações de cidadãos, todos focados numa transição energética conjunta.

Segundo a investigadora do LNEG, também tem sido necessário reajustar o foco dos objectivos, por­que, para além da componente ambiental, estas questões precisam também de ser analisadas numa vertente económica e social ampla. “O programa Horizonte Europa [projecto da União Europeia de 2021-2017 que quer materializar prioridades políti­cas, nomeadamente na transição ecológica] mudou um pouco e, à luz das definições, um PED tem de ter um balanço energético positivo, mas também pon­derar questões sociais ou financeiras. Inicialmente, o desenho estava concentrado nos edifícios e na rede e era difícil incluir estas últimas características, me­nos quantificáveis. Só que percebemos que a questão da interacção com as pessoas e o cidadão são funda­mentais nestes processos de transição energética.” A incorporação de variáveis subjectivas, que não pas­sam por fórmulas matemáticas, estará a dificultar um pouco a progressão dos trabalhos e, segundo Laura Aelenei, a atrasar os resultados positivos do projecto.

O que está a ser feito em Portugal

A grande novidade do início de 2024 está na cidade do Porto. É lá que está a ser implementado o projecto As­cend – Accelerating poSitive Clean ENergy Districts in Europe, que arrancou no final de Janeiro. Financiado pela União Europeia, tem Lyon (França) e Munique (Alemanha) como cidades-farol. O Porto é uma das cidades seguidoras e a área abrangida vai da zona da Foz do Douro a casas de habitação social em Massa­relos e Lordelo do Ouro.

“O PED do Porto fica numa zona que inclui edifícios municipais, a Fundação Serralves e habitação social. O objectivo é aproveitar alguns projectos que o muni­cípio já tem, nomeadamente a integração de soluções renováveis em edifícios municipais e [em edifícios de] habitação social, para criar uma comunidade de energia já com grande dimensão”, explica à Edifícios e Energia Inês Reis, gestora do projecto por parte da AdEPorto – Agência de Energia do Porto, entida­de que divide as responsabilidades da iniciativa com a Associação Porto Digital, a Fundação Serralves e a Águas do Porto. Será também criado um digital twin [gémeo digital] para aquela zona da cidade. “O objec­tivo é fornecer ferramentas às entidades municipais que lhes permitam antever quando será necessário fazer intervenções nos edifícios, manutenção nas ins­talações fotovoltaicas e por aí fora.”

“Estamos a criar comunidades de energia usando vários edifícios municipais. O objectivo é evoluir para um conceito de bairro positivo, mas com base em edifícios municipais. Neste momento, estão a ser implementadas intervenções em habitações sociais.” – Ricardo Barbosa

Neste bairro de energia positiva, há cinco factores que trabalham em conjunto, nomeadamente edifí­cios com zero emissões de carbono, redes energé­ticas inteligentes, espaços públicos e de mobilidade descarbonizados, ferramentas digitais e cidadania activa. Segundo Inês Reis, esta última vertente é uma das mais importantes. “Queremos criar uma ligação muito forte com a comunidade, entre escolas e mo­radores das habitações sociais. A participação activa dos habitantes, alunos e funcionários municipais é fundamental para obtermos resultados.”

O projecto deverá durar cinco anos e tem um orça­mento de 20 milhões de euros, com meio milhão alo­cado ao Porto. “Para implementação de algumas me­didas, haverá investimento do município que ainda não conseguimos antever”, explica Inês Reis. “Estamos a criar comunidades de energia usan­do vários edifícios municipais. O objectivo é evoluir para um conceito de bairro positivo, mas com base em edifícios municipais. Neste momento, estão a ser implementadas intervenções em habitações sociais”, diz Ricardo Barbosa, da AdEPorto, à Edifícios e Ener­gia. O processo é demorado e “adaptar soluções de outros países à realidade portuguesa nem sempre é fácil. Não é o mesmo contexto, até em termos de con­sumo de energia”.

“Seguimos exemplos de soluções e metodologias, mas é um work in progress. As definições regula­mentares do que é um PED não são claras e só isso já dá discussões interessantes”, admite Ricardo Bar­bosa, que refere dificuldades idênticas na iniciativa SPARCS, que na Maia segue um modelo semelhan­te, inserida no projecto finlandês VTT – Research Center.

La Fleuriaye, um caso de sucesso

“Criar distritos e bairros de energia positiva muda o foco dos edifícios individuais de energia positiva para blocos, tendo em mente bairros, o que significa um novo nível de impacto no desenvolvimento susten­tável urbano e no processo da transição energética”, revela-nos a JPI Urban Europe. O maior número de projectos está localizado na Noruega, em Itália e na Suécia. O Este e o Sudeste europeus estão na cauda da fila. De acordo com o programa, há dois factores que podem explicar essa realidade: diferentes priori­dades legislativas e implementação de políticas para a transição energética que variam de país para país.

Para Laura Aelenei, a discrepância é fácil de expli­car. “Nos países nórdicos ou nos Países Baixos, por exemplo, há um interesse político. Os projectos ga­nham dimensão quando a implementação está ao nível legislativo nacional. Quando há interesse a esse nível, aparecem os fundos. Aqui, em Portugal, isso não acontece.”

Temos de recuar até 2011 e parar em Carquefou (Nantes, França) para descobrir La Fleuriaye. Nesse ano, o plano era claro (mas ambicioso): construir um bairro com base na produção de energia fotovoltaica que respeitasse a biodiversidade e não tivesse im­pacto negativo no meio ambiente. Das 24 habitações individuais, 60 % foram construídas com madeira, tanto na estrutura, como no isolamento, e com recur­so a equipamentos renováveis, painéis fotovoltaicos instalados em todos os telhados.

13 anos depois, “a produção de energia chega a 80 % das necessidades de consumo dos habitantes”, con­firma Olivier Bessin, director geral da Loire-Atlanti­que Développement, responsável pela implementa­ção do projecto. Os números são impressionantes – “37 hectares, com 600 habitações previstas, das quais 393 já foram construídas. Temos 6 000 m2 de painéis fotovoltaicos, 30 habitações unifamiliares de energia positiva, 1 660 m2 de edifícios comerciais e 162 habi­tações sociais.”

Na Suíça também há casos de projectos com balan­ço positivo bem-sucedidos. Hunziker Areal, que fica no Norte de Zurique, tem cerca de 1 200 moradores divididos por 13 edifícios energeticamente eficien­tes, serve de escritório para 150 pessoas, tem lojas e uma creche. A maioria dos edifícios tem uma cons­trução sólida com isolamento térmico. É um espaço que serve de centro de investigação para métodos de construção alternativos e optimizados. Nos telhados, existem painéis solares fotovoltaicos e o calor resi­dual de um data center [centro de dados] municipal é aproveitado para o aquecimento das águas. O Hun­ziker Areal segue o conceito da Sociedade dos 2 000 watts, uma visão na qual cada pessoa não precisa de utilizar mais do que 2 000 watts por hora (na Suíça, um cidadão comum chega aos 6 500 watts). O projecto foi concebido por cinco ateliers de arquitectura e o seu design único vale visitas guiadas ao local.

Este artigo foi originalmente publicado na edição nº 152 da Edifícios e Energia (Março/Abril 2024).

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BAIRROS DE ENERGIA POSITIVA: UTOPIA OU REALIDADE?

Modelos de autossuficiência e partilha de excedentes energéticos à escala dos edifícios, do bairro e das cidades são a grande aposta do momento. As metas para a neutralidade carbónica aproximam-se, mas nem tudo corre nos tempos previstos. Falta o investimento e os resultados demoram. Conheça o que está em causa.

Ainda nesta edição:

ENTREVISTA

Luísa Magalhães, da Smart Waste Portugal, fala-nos da importância da economia circular na construção.

DESTAQUE

O que se sabe sobre o Plano de Acção da ELPPE?

OPINIÃO

Eduardo Maldonado: “Comunidades de Energia não podem ser “a” solução para descarbonizar o setor dos edifícios”;

Serafin Graña: “Bairros de Energia Positiva”;

Carlos Oliveira: “Oportunidades e desafios no setor da arquitetura e engenharia da construção”.

EFICIÊNCIA E ENERGIA

A partilha de energia chegou ao meio do Atlântico com a primeira comunidade de energia renovável (CER) nos Açores.

CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL

José Dinis Silvestre, Inês Flores-Colen e Cristina Matos Silva: “Adequabilidade dos isolantes térmicos à aplicação em paredes”.

Não perca estes e outros temas na edição de Março/Abril de 2024. Saiba mais aqui.

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Renovar um conjunto de edifícios de várias tipologias, melhorando o seu desempenho energético, dotá-los de tecnologias de energias renováveis para aquecimento, como bombas de calor e sistemas solares térmicos, e contar ainda com a ajuda preciosa de uma rede urbana de distribuição de calor, que usa o desperdício térmico gerado em data centers locais. Para além de suprir as, entretanto, reduzidas necessidades de aquecimento destes edifícios, cabe também às renováveis – desta vez, a painéis fotovoltaicos – dar o seu contributo no que à electricidade diz respeito. Estas são algumas das medidas que estão a ajudar a criar dois bairros de energia positiva (PED, na sigla em inglês) na cidade de Groningen.

A acção acontece no âmbito do projecto MAKING-CITY, debaixo da chancela do programa comunitário Horizonte 2020 e que, durante 60 meses, vai implementar o conceito PED em duas cidades farol – Groningen e Oulu (Finlândia) – e contar com seis seguidoras – León (Espanha), Bassano del Grappa (Itália), Trenčín (Eslováquia), Kadıköy (Turquia), Lublin (Polónia) e Vidin (Bulgária), que vão acompanhar de perto as medidas implementadas e replicar as boas práticas aprendidas. Por outras palavras, o objectivo do MAKING-CITY é que, em cada uma destas cidades, sejam delimitadas “áreas urbanas compostas por edifícios de diferentes tipologias e espaços públicos nas quais o balanço anual de energia é positivo” e o excedente de produção de energia de origem renovável possa ser partilhado com outras zonas urbanas. O projecto, coordenado pela espanhola Fundacion Cartif, arrancou em finais de 2018 e está agora no seu terceiro ano, contando com um financiamento de 18 milhões de euros. Até 2023, espera-se que mobilize 71,7 milhões de euros de investimento, crie mais de 4000 postos de trabalho e evite a emissão de 1,4 quilotoneladas de CO2.

Para dar forma aos PED, o MAKING-CITY assenta em cinco eixos: renovação energética dos edifícios existentes, de forma a maximizar o desempenho da infraestrutura; aumento do uso de fontes de energia renovável, tornando possível uma autossuficiência energética sustentável; design, adaptação e modernização dos sistemas de aquecimento e arrefecimento; implementação de sistemas de armazenamento e transferência, para antecipar os picos de procura de energia; e instalação de estações públicas de carregamento para a mobilidade eléctrica. Nas cidades farol, 60 215 m2 de área construída serão renovados energeticamente, o que reduzirá significativamente as necessidades de energia dos edifícios incluídos no projecto. Depois disso, fontes renováveis – solar, geotermia e biogás – vão assegurar 80 % da procura de energia (88 % de necessidades térmicas e 73 % eléctricas). No projecto, pretende-se que seja gerado um excedente energético anual de 348 MWh/a, que deverá ser “trocado” com outras zonas destas cidades. Neste processo, as novas tecnologias de informação e comunicação vão ser cruciais, pois permitirão a flexibilização quer do uso de energia, quer da sua produção.

Neutralidade carbónica em… 2035

Jovem, dinâmica e inovadora – estes são alguns dos adjectivos que surgem associados à cidade holandesa de Groningen. As referências à comunidade universitária e ao uso massivo da bicicleta dão conta de uma cidade orientada para a sustentabilidade. Sendo a sexta maior dos Países Baixos e ainda em franco crescimento, a cidade comprometeu-se, até 2035, a concretizar uma transformação no seu sistema de energia, abandonando aquela que era, até há pouco tempo, uma das principais actividades desta região europeia: a extracção de gás natural. Fustigada por um aumento da actividade sísmica em resultado dessa exploração, a população local mostra vontade de enveredar por um futuro mais sustentável: em 2035, Groningen vai ser neutra em carbono. Para percorrer esse caminho, a cidade está a procurar alternativas aos combustíveis fósseis e não se importa de o fazer de formas experimentais e inovadoras. Nesse sentido, em 2017, a estratégia The Next City declarou, oficialmente, o município como um laboratório urbano para a transição energética e uma das iniciativas passa pela criação dos PED, no âmbito do projecto.

Com cerca de 231 mil habitantes e uma área de 180 km2, Groningen é cidade mais relevante no norte dos Países Baixos. Por ter duas universidades, uma parte significativa da sua população (mais de 60 mil pessoas) é estudantil, o que a torna também na cidade holandesa mais jovem e com um forte poder atracção de talento e emprego. Apesar desta jovialidade, Groningen conta com mais de mil anos de História, o que se reflecte na diversidade e antiguidade dos seus edifícios: 16 % foram construídos antes de 1925 e 44 % antes de 1965. Para respeitar esta heterogeneidade no processo de transição energética, o município dividiu a cidade por distritos e está disposto a encontrar as soluções mais adequadas a cada um deles, tendo em conta as suas características.

Pela sua proximidade da costa, é uma cidade com um clima marítimo, com as temperaturas a rondarem os 20-22º C no verão, podendo nalguns dias superar os 30º C. Os invernos, por sua vez, registam temperaturas de 4 – 5º C, havendo dias com temperaturas negativas. Tal significa que, na cidade, as necessidades de aquecimento existem em praticamente metade do ano, sendo que os equipamentos para arrefecimento, como os sistemas de ar condicionado, são pouco comuns. A latitude a que a cidade se encontra faz com que o uso da energia solar seja pouco viável no inverno, com um número reduzido de horas de sol por dia, mas com um grande potencial no verão. Em contrapartida, o potencial para uso de energia eólica é elevado.

No passado, a extracção de gás natural foi uma indústria importante na região, que estava entre os dez maiores depósitos deste combustível no mundo, o que contribuiu para tornar a sociedade holandesa muito dependente deste recurso. No entanto, esta é uma tendência que tem vindo a ser invertida pelo governo do país, havendo planos para cessar a exploração nesta década. Por este motivo, é necessário que haja uma transformação no sistema energético, em particular no que se refere às necessidades de aquecimento. Neste contexto, empenhada em abandonar o gás natural o quanto antes, Groningen não perde tempo em aplicar o seu compromisso com a transição energética. Em 2017, a quota de renováveis no mix energético da cidade era de 5,9 %, e, com os projectos em curso, é expectável que alcance os 9,4 % em 2022. O projecto MAKING-CITY pretende ser um passo nesse sentido.

Enquanto cidade farol do projecto europeu, foram identificadas duas áreas com várias tipologias de edifícios para a implementação dos PED. Em Groningen Norte, o bairro de energia positiva vai contar com seis edifícios – dois multifamiliares, três moradias e o edifício de serviços da Energy Academy Europe. Já em Groningen Sul, três edifícios de serviços farão parte do projecto: um complexo desportivo, o edifício de escritórios MediaCentrale e o edifício de usos mistos Powerhouse. A expectativa é a de que, ao intervir nestes edifícios, o projecto seja uma semente e acabe sendo escalado e replicado noutras zonas da cidade.

Visto que um dos PED se localiza numa área essencialmente residencial, os responsáveis locais pelo projecto destacam a importância da cooperação e de envolver os cidadãos no processo. Este envolvimento esteve presente desde início e, para a escolha dos edifícios de demonstração (unifamiliares), os parceiros locais do projecto levaram a cabo uma campanha em vários meios apelando a potenciais interessados. Nos requisitos, pedia-se que as casas fossem representativas do bairro, tivessem espaço disponível e potencial para ser de energia positiva, o rácio entre o investimento necessário e o potencial de poupança fosse exequível e ainda que fosse possível demonstrar soluções inovadoras. A campanha resultou em 18 candidatos e seis finalistas, dos quais se escolheram três.

Depois de seleccionados os edifícios, foi preciso melhorar o seu desempenho energético, em particular no caso das habitações em Groningen Norte, cuja data de construção ronda a década de 1960. Para a renovação energética dos edifícios, incluíram-se intervenções de melhoria do isolamento da envolvente e instalação de janelas eficientes, instalação de equipamentos de recuperação de calor, com termóstatos inteligentes e sensores de forma a permitir a medição do uso de energia em tempo real e a gestão avançada dos sistemas de energia.

Groningen é também famosa pelo elevado uso da bicicleta como modo de deslocação. Aliás, cerca de 60 % das viagens na cidade são feitas de bicicleta. Face a isso, mais do que incentivar o uso da mobilidade suave, o projecto propõe-se a fazer uma ponte entre esta e a mobilidade eléctrica. Assim, uma das propostas é converter uma das ciclovias numa “SolaRoad”, isto é, uma via ciclável cujo piso será integrado com painéis solares capazes de gerar cerca de 60 000 kWh/ano. A instalação de postos de carregamento inteligente para veículos eléctricos está também nas intenções da iniciativa, com o objectivo de analisar o seu impacto na rede eléctrica e de explorar como podem interagir no modelo PED.

Cálculos para o balanço positivo

A integração das energias renováveis para a produção local de energia é um dos passos essenciais na abordagem PED. Em Groningen, o MAKING-CITY abre a porta à experimentação e combinação de tecnologias, mas existem elementos base que dão um contributo relevante para alcançar o balanço positivo. Neste caso, os edifícios vão ser conectados a uma rede urbana de distribuição de calor, que, no esquema inicial, seria alimentada a 100 % por energia geotérmica, mas que acabou por recorrer ao calor residual de data centers locais. Ligadas à rede vão estar também bombas de calor geotérmicas, apoiadas por sistemas solares térmicos nas coberturas dos edifícios. Para além disto, num dos edifícios será instalada uma central a biogás, equipada com um digestor de alta pressão, que irá tratar os resíduos e águas residuais resultantes dos equipamentos desportivos e de catering existentes no bairro. Os planos prevêem que o excedente de energia térmica gerado por estes edifícios seja armazenado, de forma a ser utilizado em momentos de pico de procura. Já no que se refere à energia eléctrica, o projecto contempla a instalação de painéis fotovoltaicos nas coberturas não só dos edifícios, como também de parques de estacionamento automóvel.

Segundo a equipa do projecto, o balanço anual positivo depende do “elevado rácio dos painéis fotovoltaicos instalados e procura quase nula de energia térmica exterior na zona Norte, e do excedente de energia térmica a Sul conseguida pela rede de distribuição de calor e da rede de gás”. Em termos quantitativos, os cálculos apontam que o PED Norte vai exportar 70 MWhe/a de electricidade e importar 5,5 MWhth/a de energia térmica (gás natural), conseguindo um balanço total em unidades de energia primária de 170 MWhp/a exportadas para fora do bairro. Por sua vez, o PED Sul, exportará 250 MWhth/a de energia térmica e importará 80 MWhe/a de electricidade, o que faz um balanço total em energia primária de 97 MWhp/a exportados.

O MAKING-CITY está sensivelmente a meio do seu caminho, com os anos de 2020 e 2021 a serem, de alguma forma, prejudicados pela pandemia. Todavia, os meios digitais do projecto e as páginas nas redes sociais criadas para envolver os residentes de Groningen na acção mostram que o trabalho não tem parado. Em finais de 2019, na área Norte, os dois edifícios multifamiliares, já reabilitados, foram conectados à rede de calor urbana, fornecendo aquecimento e águas quentes sanitárias aos residentes de 214 casas. A alteração na fonte de energia utilizada na rede de aquecimento urbana para calor residual proveniente de data centers obrigou a que esta passasse a funcionar a temperaturas médias (em vez de elevadas), rondando agora os 75º C no verão e os 90º C no inverno, explica a WarmteStad, empresa municipal de energia responsável pela instalação. No decorrer de 2020, o edifício Powerhouse, na zona Sul, foi conectado ao sistema de energia térmica colectivo a partir de um aquífero da WarmteStad. Para alternar entre a água subterrânea para aquecimento e a água subterrânea para arrefecimento, foi instalado um circuito de losango. A água subterrânea é também usada como fonte para as bombas de calor ou para arrefecimento passivo.

Já em Março deste ano, avançava a instalação de uma bomba de calor ar-água, combinada com sistema de recuperação de calor, na primeira das três moradias de demonstração do projecto em Paddepoel (Norte). Para breve, está prevista a instalação dos painéis fotovoltaicos, desta vez, não na cobertura, cuja orientação é a norte, mas num espaço ensolarado no jardim.

Os quatro componentes dos PED*

1. Eficiência energética – reduzir as necessidades de energia dos edifícios é o ponto de partida para a abordagem PED e, visto que a maioria dos projectos visa edifícios existentes, este representa um dos principais desafios da abordagem;

2. Renováveis – integrar tecnologias de energia renováveis nos edifícios e nas proximidades, podendo também dar-se o caso de instalações isoladas fora do limite geográfico do conjunto de edifícios (nessa situação, o PED terá uma delimitação virtual);

3. Flexibilidade energética – é essencial quer na produção de energia, quer na gestão da procura e armazenamento, de forma a permitir uma maior integração local de fontes renováveis;

4. Mobilidade eléctrica e infraestruturas de carregamento – os veículos eléctricos podem ser um componente de armazenamento e apoio à rede eléctrica, todavia, a procura por mobilidade eléctrica não pode ser demasiado elevada, sob risco de desequilibrar o sistema. Por esse motivo, outras opções de mobilidade sustentável, como a bicicleta ou os transportes públicos, devem ser promovidas.

*Fonte: Positive Energy Districts Solution Booklet – EU Smart Cities Information System, 2020

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