É preciso acelerar a descarbonização e a transformação digital. O que significa realmente o conceito de um edifício inteligente?

Em primeiro lugar, e acima de tudo, significa digitalização. A digitalização liga todos os consumidores de um edifício e os fabricantes – um painel solar ou um sistema de armazenamento ou as microrredes [de energia] do lado do produtor, e do lado dos consumidores, tipicamente, equipamentos de refrigeração, aquecimento, iluminação, talvez uma estação de carregamento e outros dispositivos. Conectar tudo isso, digitalizar tudo e disponibilizá-lo de forma a permitir o controlo, a medição e a melhoria [dos diferentes vectores] – é esse o cerne da questão. É uma espécie de condição prévia, diria eu. A digitalização, por si só, não torna [um edifício] inteligente, mas sem ela não é possível fazê-lo. A inteligência vem, depois, das aplicações que são acrescentadas e que, como disse na minha apresentação do Building X, criam valor na área do desempenho [do edifício], que está relacionado com a forma como faço a gestão do edifício. [É] Muito mais inteligente. Isto é o primeiro ponto. Depois, há a questão da energia ou da sustentabilidade da redução da energia, da redução dos consumos, para tornar o edifício mais eficiente. E, em terceiro lugar, a experiência no edifício, isto é, o conforto. A digitalização é o facilitador, e as aplicações surgem por cima [disso], e isso torna-o mais eficaz, eficiente, confortável.

Existem potenciais benefícios ainda por explorar ou alcançar mesmo nos projectos já mais desenvolvidos? Qual é ambição da Siemens para o futuro?

Sim, 5 % dos edifícios são inteligentes, talvez um pouco menos ou mais, mas é uma minoria. Portanto, logo aí, existe um enorme potencial e nós já indicámos que se conseguirmos concretizá-lo provavelmente somos capazes de retirar 10 %, ou até mais, do total da pegada de carbono em todo o mundo – tudo apenas na operação dos edifícios. Por isso, vale mesmo a pena apostar nisto. Depois, o nosso plano é digitalizar as áreas industriais ou comerciais abandonadas. Não se trata apenas de novos projectos de construção, porque apenas até 1 % de todo o parque edificado é reabilitado por ano. O que está em causa são realmente estes edifícios existentes, que se digitalizados podem trazer poupanças de energia na ordem dos 30 ou 40 %, além das vantagens noutras áreas.

A componente da operação é incontornável para falarmos em zero emissões. Há possibilidade de expandir este tipo de pensamento e de transformação digital para outras partes do ciclo de vida dos edifícios para que se tornem ainda mais sustentáveis?

Sim, é absolutamente possível. Regra geral, 50 % do carbono está incorporado nos materiais e 50 % está relacionado com a operação. Às vezes, é 55/45, mas anda à volta destes valores. Por isso, antes de mais, saudamos e incentivamos na comunidade esta visão abrangente, de ponta-a-ponta, porque ainda não está consolidada. Não existe uma norma ou uma metodologia que eu possa indicar neste âmbito que meça efectivamente e de forma padronizada a pegada de carbono total. Ainda não existe. Existem algumas propostas. Estamos a participar nesse processo, mas precisamos desta ferramenta porque quando se mede torna-se possível gerir e reduzir. Isso é muito importante. E será possível alcançar um edifício completamente zero emissões de carbono em todas as fases? A resposta é sim; é fazível. Existem dezenas de exemplos em todo o mundo – são, sobretudo, showcases para demonstrar que é possível fazê-lo. E como é que isto se faz? Aplicando um princípio de sobredimensionar uma abordagem zero emissões, por exemplo, na fase de operações, sobredimensionarem-se as soluções solares, se houver espaço à volta do edifício, e recorrendo às melhores práticas em termos de eficiência energética, isolamento, materiais utilizados. Já é possível, mas, como disse, são showcases. Isto ainda não é escalável para centenas de milhares de edifícios.

Deve desenvolver-se esse caminho ao mesmo tempo que se promove a digitalização da operação dos edifícios, que também ainda não está disseminada?

Sim, exactamente. Ao mesmo tempo, porque, de cada vez que digitalizamos um edifício, obtemos mais e mais informações também sobre o carbono incorporado no edifício. Se tivermos a representação BIM do edifício, a representação estrutural, e soubermos os materiais utilizados, podemos deduzir da pegada carbónica total do edifício a parte correspondente às fases de projecto e construção. Mas, mais uma vez, não existe uma norma, pelo que é muito difícil fazer isso. Na fase de operação, existem algumas normas que são suficientemente boas. É o caso da certificação LEED, por exemplo, que é utilizada em larga escala para se chegar a uma medição real da pegada de carbono nas operações. Na concepção, isso é mais difícil. Há alguns anos, o sector estava bastante entusiasmado com os gémeos digitais da concepção à operação, ou seja, com desenhar um edifício e construí-lo exactamente como no projecto, com os materiais estipulados, para se conseguirem zero emissões na construção e na operação, resultando em muitos edifícios pré-fabricados à base de madeira – muito comum no Canadá e nalgumas partes da Ásia. Nós, embora não estejamos activos como operadores nessa região, apoiámos essa ideia, estabelecendo parcerias com empresas com essa visão. Mas isto é muito difícil porque o sector da construção é tradicionalmente ineficiente. Há muitos actores e interesses instalados e aqueles que estão a obter grandes margens de lucro com a produção ou com a construção não estão necessariamente interessados em perturbar toda a cadeia de abastecimento. Por isso, penso que há algumas questões sérias de regulamentação e de estrutura de mercado que nos impedem de romper com isto.

Que tipos de edifícios podem beneficiar mais dessa transformação?

Existem mais de uma dezena de tipologias de edifícios. No sector imobiliário comercial, penso que funciona muito bem porque estamos a falar de pessoas a trabalharem em edifícios, onde há muita capacidade de gerir o espaço. Pode experimentar-se com a iluminação, com o arrefecimento e tudo o resto, pelo que há um potencial considerável. Também os edifícios de distribuição e logística, como armazéns, são uma boa aposta porque, tipicamente, é possível compensar, quase a 100 % – até já vi com mais de 100 % – o consumo de energia com energia solar. O número de pisos num edifício é, na realidade, um indicador importante para perceber o potencial da descarbonização. Se temos um armazém com um piso, uma grande divisão, e com poucas pessoas, é mais fácil descarbonizar. Há outras categorias [de edifícios onde o potencial benefício é considerável]. Os edifícios mais difíceis, diria eu, são os residenciais. É verdade que podemos colocar sistemas solares no telhado, mas em apartamentos isso já é mais difícil por variadas razões – regulamentares, por exemplo, porque nalguns casos é preciso ir de inquilino em inquilino. Tudo é mais fragmentado em comparação com uma empresa com mil armazéns, onde basta fazer um acordo com a empresa para se descarbonizar tudo. É muito mais fácil, até porque no modelo de negócio já está tudo mais padronizado. Quanto maior a complexidade, mais difícil se torna. As universidades também são outro bom exemplo desta dificuldade, pois não há muitos projectos de raiz, tal como outros edifícios históricos. Normalmente, nestes casos, não houve muito investimento e os sistemas são mais antigos, pelo que é mais difícil. Depende muito do tipo de edifício.

A energia, numa perspectiva macro, também é um tema central e a Siemens tem alguns projectos para aportar mais flexibilidade ao sistema eléctrico, o que também envolve a questão do armazenamento. Um dos projectos é na ilha Terceira, nos Açores. Em que consiste este projecto e o que representa em termos de benefícios?

Até agora, estivemos a falar do que pode ser feito considerando um edifício, para se consumir menos energia e aproveitar a energia solar, por exemplo. Mas este edifício existe num contexto, está ligado à rede energética. Quando há um bottleneck na rede, a resolução pode implicar dezenas de milhões de dólares, mas se a rede enviar sinais a todos os edifícios que alimenta para que estes reduzam ligeiramente o seu consumo energético a necessidade deste investimento pode ser evitada. Essa é a questão fulcral – para o edifício pode não ser mais do que 10 ou 15 % de uma poupança adicional, mas para a rede que está conectada é uma grande poupança. É uma área muito recente e há muitos projectos-piloto, mas poucos projectos comerciais. Temos apostado nesta área, com o centro comercial Sello, na Finlândia, que está a ser um excelente exemplo no sector. No caso do projecto da Terceira, trata-se de uma microrrede e, por isso, tem ainda uma componente de resiliência. Até agora, estávamos a falar de poupança de energia por via da comunicação entre a rede e os edifícios. Com um controlador de microrrede, juntamente com um grande sistema de armazenamento, em caso de falha da rede ou se não houver sol ou vento suficientes para a produção de energia numa ilha, por exemplo, passamos a ter ainda a capacidade de assegurar o fornecimento de energia durante algum tempo. É disto que se tratam estes projectos.

Como é que a inteligência artificial se enquadra em todas estas questões?

Há muitas facetas da inteligência artificial. Só para referir algumas, talvez as mais interessantes, temos os algoritmos matemáticos que gerem o edifício de forma inteligente. Os casos de utilização óbvios são aqueles que envolvem um algoritmo que estima o grau de conforto das pessoas num edifício e, com base nisso, pode reduzir ligeiramente a temperatura ou fechar os estores porque o sol está muito forte, tentando manter o conforto. Esse sistema parte de determinadas premissas para “espremer” mais um pouco a possibilidade de reduzir o consumo energético e poupar. É um exemplo óbvio, mas não é de todo fácil ou trivial. Ninguém quer sentir a frustração de o algoritmo estar a fazer isto numa hora que percepcionamos como errada. O sistema ainda não é perfeito, mas está a melhorar. Outra aplicação está na gestão da humidade nos edifícios. Os sistemas actuais não são inteligentes e têm um ponto padrão para a humidade. Mas podemos brincar com isso. Em Singapura, como está quente no exterior e o ar no interior é climatizado, fazer pequenos ajustes considerando os factores de humidade torna possível diminuir a necessidade de arrefecimento, por exemplo. Sabemos que 80 % da humanidade vive em torno da linha do Equador e utiliza bastante o arrefecimento. Melhorarmos 1 % destas definições de arrefecimento através da inteligência artificial – que através de volumes enormes de dados visa perceber as preferências relevantes dos utilizadores – é impactante. Estas são as grandes aplicações. Depois, também há a questão do comportamento da rede, que envolve muitos dados e muita acção em tempo real, com os veículos a circularem, os pontos de carregamento a serem utilizados ou não, com o vento a passar e a obrigar a tomar decisões, etc. Esta questão de ter clusters e sistemas em que se tomam as melhores decisões, não necessariamente de forma autónoma, é outra aplicação útil da inteligência artificial.

Na sua apresentação do Building X, referiu que este processo de tornar os edifícios mais inteligentes é uma oportunidade para atrair talento, mas sabemos que há desafios de escassez neste campo. Como é que a Siemens lida com esta questão?

Bem, nós estamos a promover a mudança para a digitalização, que normalmente torna os empregos mais atractivos, porque é nisso que os millennials estão interessados. Também acho que podemos tornar isto mais atractivo se considerarmos uma frota de edifícios uma espécie de operador digital de um sistema de controlo crítico, onde a pessoa que gere pode fazê-lo de forma eficiente, com a informação correcta, em vez de ter de se dirigir a um edifício e conectar-se ao sistema de aquecimento, numa cave escura, para tentar perceber o que correu mal com o sistema, e depois ter de fazer o mesmo no próximo edifício a 32 km de distância, por exemplo. Tudo se resume à realidade e ao sentido de propósito em relação àquilo que se faz. Gerir milhares de edifícios resulta num impacto gigante na poupança de emissões de CO₂, se a gestão for bem feita. Parece-me uma proposta atractiva.

Este artigo foi originalmente publicado na edição nº 148 da Edifícios e Energia (Julho/Agosto 2023).

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Fundada em 1819, a fábrica de cerveja finlandesa Sinebrychoff produz, actualmente, por ano, mais de 300 milhões de litros de cerveja, cidra, refrigerantes e bebidas energéticas, gerando uma receita líquida de 300 milhões de euros. Em 2015, acompanhando a tendência e a exigência de maior sustentabilidade, a fábrica estabeleceu o objectivo de alcançar a neutralidade carbónica até 2030. Fê-lo nove anos antes, em Maio de 2021, mas como? 

Primeiro, implementando, logo em 2015, electricidade verde na operação da fábrica, eliminando os combustíveis fósseis e aproveitando também turfa abandonada disponibilizada pelo fornecedor de energia térmica. No ano seguinte, apostando em equipamento de recuperação de calor para evitar o uso de energia adicional desnecessária, bem como na optimização da utilização da água no processo de produção dos refrigerantes e na aposta em embalagens de vidro recicláveis.

Para o alcance da neutralidade carbónica contribuiu também a modernização dos sistemas de ar condicionado, iniciada em 2017, a instalação de iluminação LED a partir de 2018, as mudanças em processos de frio industrial, a reciclagem de dióxido de carbono emitido para a carbonização de bebidas, e a contínua optimização dos sistemas de recuperação de calor e de eficiência hídrica.

Em 2021, a produção de bebidas na cervejaria Sinebrychoff atingiu a neutralidade carbónica, com recurso a energia 100 % renovável. Nesse ano, começou também o caminho da optimização das entregas aos clientes e foi adoptado um sistema inteligente de gestão de energia da Siemens. “As maiores mudanças, nos últimos antos, têm acontecido nesta área da automação. Já temos um nível de automação muito elevado”, revela Pasi Lehtinen, vice-presidente da cadeia de Fornecimento da Sinebrychoff.

Planta virtual de energia

Com um modelo de negócio baseado numa planta virtual de energia (virtual power plant, em inglês), num software e em tecnologia de armazenamento de energia conectada à rede de energia e à cervejaria, desenvolvido pela Siemens, a Sinebrychoff tem conseguido optimizar vários aspectos relacionados com energia. Com a instalação modular de armazenamento de 20 MWh de electricidade do tamanho de metade de um campo de futebol, consistindo em várias baterias de 2 m x 2 m x 2 m, por exemplo, a Sinebrychoff consegue criar aquilo que a Siemens caracteriza como “um dos primeiros exemplos de flexibilidade energética num local industrial”. 

“Carregamos as baterias para utilizarmos a energia quando os preços da energia aumentam [e não queremos comprar à rede, mas, sim, utilizar a própria energia]. A variação [de preço], agora, é muito maior devido às condições atípicas. Portanto, também tem sido mais proveitoso este sistema de armazenamento”, explica Pasi Lehtinen.

É aqui precisamente que está a acontecer “grande parte da inovação”, realça, por sua vez, Constantin Ginet, responsável pelos Serviços de Desempenho Energético da Siemens Smart Infrastructure, acrescentando que a ideia é perceber “como tornar o serviço diferente e tornar a flexibilidade num serviço inteligente, fazendo uma análise contínua [e em tempo real] e o planeamento do serviço” de modo a melhorar, de igual modo, o funcionamento das redes.

Segundo a Sinebrychoff, o modelo de negócio baseado na plataforma Smart Energy da Siemens já permitiu poupar, em média, cerca de 500 mil euros por ano desde 2015.

“Os edifícios estão no centro da transição, não só na possibilidade de reduzirem as emissões de dióxido de carbono, mas também na possibilidade de participarem nas microgrids”, sublinha Constantin Ginet, apontando para a Sinebrychoff como um “exemplo com muito impacto na indústria” também por mostrar que a indústria leva a sério e compreende a necessidade de alcançar os desígnios de ser “net zero e carbon free”.

Além das medidas referidas, a fábrica finlandesa também tem apostado, nos últimos anos, na mobilidade eléctrica, tendo já instalados 16 pontos de carregamento de veículos eléctricos para os empregados. Recorde-se que a Finlândia tem como objectivo tornar-se neutra em carbono até 2035. 

*A jornalista viajou a convite da Siemens Portugal

Fotografia: © Siemens

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Há quase um ano, a Siemens anunciava o lançamento de uma nova plataforma digital aberta com o objectivo de alavancar os três “D’s” – digitalização, descarbonização e descentralização – de forma fácil, rápida e escalável. Com um portfólio que inclui hardware, software e serviços digitais com integração de IoT (Internet das Coisas) e um ecossistema crescente de parceiros, a plataforma “Xcelerator é o chapéu para a digitalização e descarbonização dos negócios dos clientes da Siemens”, descreve Thomas Kiessling, Chief Technology Officer (CTO) da Siemens Smart Infrastructure, durante uma sessão para jornalistas* realizada na semana passada, na Finlândia, que contou também com a apresentação de outros projectos que integram este serviço da Siemens.

Segundo o responsável, a Xcelerator tem sido aplicada na indústria e nos sectores dos edifícios, das redes energéticas e da mobilidade e, no caso particular dos edifícios, deu origem a uma nova oferta de software como serviço: a Building X. “Aquilo que estamos a criar é uma camada de software ‘por cima da digitalização’ que vai permitir criar apps para ajudar os agentes a descarbonizar os edifícios, a torná-los mais eficientes, com acesso a recomendações. Pense-se [nisto] como um sistema operativo.”

Combinando as esferas física e digital, a Building X recorre a tecnologia cloud e a analítica de modo a disponibilizar dados, diferentes modelos de negócio e abordagens abertas e holísticas no campo dos edifícios. A ideia é permitir uma melhor gestão naquilo que diz respeito não só à operação dos edifícios, mas também naquilo que diz respeito à energia, às emissões de gases com efeito de estufa, à segurança, à protecção contra incêndios. Só do ponto de vista da operação dos edifícios, o recurso “a inteligência permite diminuir as emissões de dióxido de carbono para metade”.

A plataforma Building X pretende ainda que, a partir de uma visão 360 º, seja possível gerir todos os dispositivos conectados através da cloud e implementar com flexibilidade novas funcionalidades, bem como permitir a integração de outras soluções de terceiros ou ainda de inteligência artificial (para melhorar previsões, por exemplo).

“Alguns casos [da integração de tecnologia] são muito simples; [um exemplo] pode ser ter luz baseada na passagem e na permanência dos ocupantes”, ilustra Thomas Kiessling, salientando que os ganhos são, no entanto, significativos quando se pensa no desempenho energético alavancado. Além disso, também a conectividade entre sistemas de fluxos de entradas e saídas de um edifício e relatórios de aspectos ligados a emergências e a respetiva disponibilização desta informação numa só aplicação móvel de controlo remoto sobre um ou mais edifícios são destacadas por Thomas Kiessling como um exemplo da possibilidade de “melhorar a produtividade”. 

Já a capacidade de gerar relatórios é outra função assinalada pelo responsável, que diz que, num edifício com múltiplos “sintomas”, o sistema é capaz de fazer uma análise holística para procurar a “raiz do problema”. De acordo com a Siemens, “através da Building X, é possível reduzir os custos de manutenção e reparação em mais de 60 %”. 

Neste sentido, e realçando que a digitalização é vista como uma “oportunidade chave” para lidar com os desafios dos edifícios, sobretudo no que diz respeito aos edifícios comerciais “em que apenas uma pequena parte está digitalizada”, o CTO afirma que a digitalização e a automação dos edifícios pode ser também uma forma de “melhorar a experiência dos funcionários” e atrair talento para a operação e gestão dos edifícios. 

Xcelerator de mãos dadas com as redes energéticas e a electrificação

“[A plataforma] Siemens Xcelerator vai tornar, para as empresas, mais fácil do que nunca o processo de transformação digital – um processo mais rápido e escalável. Ao combinarmos os mundos real e digital em tecnologias operacionais e de informação, damos poder aos nossos clientes e parceiros para que promovam a produtividade, a competitividade e para que escalem inovações”, referia Roland Busch, presidente e CEO da Siemens AG, aquando do lançamento da Xcelerator.

Além de se focar nos edifícios, esta plataforma incide sobre dois outros pilares: as redes energéticas (grids) e sobre a electrificação. No que diz respeito às grids, onde a previsão de crescente procura energética pressiona os sistemas energéticos, Thomas Kiessling declara que é necessário, a par da electrificação, da eficiência energética e da descentralização, digitalizar as redes e  planear melhor. Simplificando, o responsável diz que o “problema nas redes [de energia] é que os sistemas de planeamento não são adequados. Os sistemas de planeamento, de operação e de manutenção [das redes energéticas] são diferentes e não estão a comunicar uns com os outros.”

Por esse motivo, e para enfrentar a necessidade de aumentar de forma significativa a capacidade do sistema energético – triplicar, até, em casos semelhantes ao da Alemanha –, evitando bottlenecks na rede e consequentes blackouts de energia, Thomas Kiessling argumenta que “é necessária inteligência”, facilitada pela digitalização e por softwares. Neste campo, refere ainda o papel dos gémeos digitais que ao integrarem os mesmos dados nas funções de “planear, operar e manter” melhoram o processo e facilitam as actualizações ao mesmo tempo que reduzem a probabilidade de erros com sincronização de dados. 

No caso da Fingrid, a operadora de rede de transmissão de electricidade nacional finlandesa, o desenvolvimento de um gémeo digital, já disponível mas ainda em desenvolvimento, implica “menos 60 % do esforço necessário para a recolha de dados e para a criação de modelos”. E com a integração, diz Thomas Kiessling, surge uma oportunidade para “simulações mais sérias” capazes de conferir “maior flexibilidade” à rede e às infraestruturas, ajustando mutuamente e em tempo real a oferta e a procura de energia.

Já quanto à aplicação da Siemens Xcelerator para a electrificação, Thomas Kiessling abordou o serviço de gestão de eHubs comerciais para estações de carregamento de frotas eléctricas como uma maneira de maximizar a utilização dos activos com o menor custo energético possível com base em dados sobre as estruturas, a gestão de armazenamento, a gestão de carga, etc. “É uma forma de ajudar os agentes a operarem frotas eléctricas.”

*A jornalista viajou a convite da Siemens Portugal

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