Acadêmico Jiang Yi: Que os edifícios se tornem produtores e consumidores de energia e eletricidade

Como otimizar a forma do edifício para instalar uma maior área de painéis fotovoltaicos, de modo a transformar o edifício de um mero consumidor de energia em um prosumidor de energia?

Transformar edifícios de meros consumidores de energia em produtores de energia

Entrevista com Jiang Yi, acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia e professor da Universidade Tsinghua

O “14.º Plano Quinquenal para o Sistema Energético Moderno” estabelece claramente que a chave para a redução das emissões de carbono no setor energético reside na transformação em direção a modelos de uso de energia de baixo carbono. Durante o período do “14.º Plano Quinquenal”, serão envidados esforços acrescidos para reforçar a conservação de energia e a redução das emissões de carbono, bem como para controlar de forma rigorosa e racional o crescimento do consumo de carvão, o que promoverá a expansão da eletrificação de baixo carbono nos usos finais de energia.

No processo de aceleração da construção de um sistema energético moderno, o setor da construção, enquanto um dos três principais setores consumidores de energia — indústria, transporte e construção —, deve impulsionar o desenvolvimento em larga escala de edifícios energeticamente eficientes e de baixo carbono, a fim de se adaptar ao crescimento em grande escala das novas fontes de energia e de promover a formação de um modelo de desenvolvimento e de um modo de vida sustentáveis e ecologicamente corretos. No contexto da promoção da eletrificação e da descarbonização do consumo de energia nos edifícios, quais são as questões-chave que devem ser prioritariamente abordadas na pesquisa e na implementação? Recentemente, um repórter da China Energy Media entrevistou Jiang Jiang, acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia e professor da Universidade de Tsinghua, sobre essas questões. 100 milhões.

A construção de um sistema energético moderno exige uma transformação profunda das funções dos edifícios.

“No passado, sob a perspectiva da economia de energia, propusemos que o projeto passivo fosse utilizado para reduzir a demanda do edifício; quanto ao sistema eletromecânico, a eficiência deveria ser aprimorada por meio de otimização ativa.” Jiang Yi afirmou que a indústria da construção está estreitamente relacionada ao consumo de energia e às emissões de carbono, e que a promoção da transição energética e da neutralidade carbónica tem imposto novas exigências a esse setor.

“Para o edifício em si, deve ser acrescentada uma exigência com base no projeto passivo: como otimizar a forma do edifício de modo a instalar mais superfícies fotovoltaicas, de forma que o edifício possa ser transformado de um mero consumidor de energia em um produtor de energia? Quanto aos sistemas eletromecânicos, então existem quatro requisitos: a eletrificação abrangente para eliminar as fontes de energia fóssil, a melhoria da eficiência dos sistemas para reduzir o consumo de energia, a promoção da descentralização para evitar o excesso de oferta e o desenvolvimento do consumo flexível de energia, a fim de garantir a utilização eficaz da energia eólica e da energia fotovoltaica.”, salientou Jiang Yi.

Acabou de se encerrar o 18.º Fórum Aberto da Semana Acadêmica de Eficiência Energética em Edifícios da Universidade de Tsinghua, organizado pelo Centro de Pesquisa em Conservação de Energia em Edifícios da Universidade de Tsinghua, onde Jiang Yi exerce suas atividades. Esta edição da semana acadêmica tem como tema central “o caminho para a consecução da neutralidade carbónica no setor de edifícios na China e os avanços na conservação de energia e na redução das emissões de carbono nos edifícios públicos”. Jiang Yi salientou que, sob a perspectiva da intensidade energética, os edifícios públicos são edifícios civis com elevado consumo de energia por unidade de área, sendo esse consumo significativamente superior ao de outros tipos de edifícios civis, como as habitações urbanas e as edificações rurais.

De fato, devido ao longo período de utilização, à elevada intensidade energética, às exigências rigorosas de segurança, às múltiplas funções e aos sistemas de equipamentos complexos dos edifícios públicos, estes também constituem um dos tipos de edifícios civis com alta intensidade de emissões de carbono. Assim, ocupam uma posição central em iniciativas prioritárias e objetivos de missão, como a eficiência energética na construção.

“Como edifício público no importante domínio da conservação de energia em edifícios, é necessário evoluir: passar do reforço do ‘duplo controle’ sobre o consumo total e a intensidade de energia para o ‘duplo controle’ tanto do volume total quanto da intensidade do consumo de energia e das emissões de carbono; avançar na conservação de energia e na melhoria da eficiência energética dos edifícios e dos sistemas; desenvolver a flexibilidade e a resiliência do sistema energético dos edifícios, construindo um sistema energético ‘leve, armazenável, direto e flexível’ para edifícios, comunidades e parques, ampliando a utilização de fontes renováveis de energia e integrando a eletricidade renovável proveniente da rede; partir da formulação de normas, regulamentos e sistemas de padrões para adotar medidas mais científicas e rigorosas; e, de atender às exigências de ‘economia de energia por meio do projeto’, chegar à implantação de um sistema de gestão integral de economia de energia e baixo carbono que abranja todo o ciclo — desde a concepção e o planejamento do projeto, passando pelo projeto, pela licitação e pelo processo de contratação, pela instalação e execução da obra, pelo ajuste e pela recebimento, até a operação contínua, a manutenção e a atualização —, de modo a reduzir, o mais rapidamente possível e de forma substancial, a intensidade das emissões de carbono de diversos edifícios públicos.” Jiang Yi destacou a direção de transformação dos edifícios públicos sob quatro aspectos.

Edifício DC Integral – Museu da Energia do Futuro de Datong: O museu da energia do futuro possui uma área construída de cerca de 29.000 metros quadrados e uma área de exposição de aproximadamente 18.000 metros quadrados, incluindo três pavimentos acima do solo e um pavimento subterrâneo. Abriga o Salão de Demonstração da Revolução Energética, o Salão de Educação em Ciência da Energia, o Salão de Experiências sobre a Vida Energética e o Salão de Exposições de Tecnologias Energéticas. Trata-se, ainda, de um espaço expositivo abrangente que reúne “seis salões em um”. Além disso, é um edifício passivo de grande escala com consumo ultrabaixo de energia na China, com resultados significativos.

No âmbito da meta de “dupla carbono”, “armazenamento leve, direto e flexível” tornar-se-á uma tecnologia de apoio importante.

Como melhorar a eficiência energética dos edifícios, reduzir o consumo de energia desses edifícios e, ainda, recorrer às fontes de energia renovável para compensar esse consumo? A “Circular do Conselho de Estado sobre a Publicação e Distribuição do Plano de Ação para o Pico de Emissões de Carbono até 2030” define claramente a “ação de pico de emissões de carbono para a construção urbana e rural”. O nível de eletrificação final consiste em construir um edifício “fotovoltaico com armazenamento, de corrente contínua e flexível”, que integre geração fotovoltaica, armazenamento de energia, distribuição de energia em corrente contínua e consumo flexível de energia.

“Luz, armazenamento, corrente contínua e flexibilidade” é a abreviatura para a aplicação da geração fotovoltaica, do armazenamento de energia, da distribuição de energia em corrente contínua e do uso flexível de energia no setor da construção. Visa concretizar uma interação harmoniosa entre o edifício e a rede elétrica.

“O sistema de distribuição de energia para edifícios baseado em ‘armazenamento óptico, direto e flexível’ tornar-se-á uma tecnologia de apoio importante para que os edifícios e os órgãos competentes alcancem o objetivo de ‘dupla neutralidade carbónica’.” Jiang Yi já explicou, em ocasião anterior, a aplicação de sistemas de energia de zero carbono no subcentro de Pequim e sugeriu que o Novo Distrito de Tongzhou, em Pequim, incentive os edifícios urbanos a adotarem a abordagem “armazenamento de luz, direto e flexível” associada ao carregamento ordenado.

Jiang Yi apresentou um cálculo ao repórter: um edifício de escritórios com 10 mil metros quadrados, equipado com 100 pontos de carregamento e conectado a 100 veículos elétricos, pode consumir, provavelmente, 1 megawatt de energia fotovoltaica, seja produzida internamente ou proveniente de fontes externas. Se 60% a 70% dos edifícios de escritórios e cerca de 40% dos edifícios residenciais forem convertidos para o modelo “geração distribuída, armazenamento de energia, consumo direto e flexível”, isso poderá, em essência, resolver o problema da integração da energia eólica na rede de Tongzhou.

“Edifícios ‘Solar-Storage-Zhi-Rou’ só podem funcionar com eletricidade zero carbono. Suponhamos que todos os edifícios de Tongzhou sejam do tipo Solar-Storage-Zhi-Rou e que, ao longe, exista uma grande base de energia eólica e solar. Todas as noites, envia-se à referida base o consumo total de eletricidade do dia seguinte, juntamente com a curva de carga de consumo; o centro de controle, com base na previsão do tempo, determina a variação da geração eólica e fotovoltaica e, assim, define a curva de consumo de cada edifício para o dia seguinte, de modo a garantir a efetiva absorção da energia eólica e fotovoltaica, ao mesmo tempo em que se minimiza o volume de ajuste do armazenamento de energia de cada edifício. Se o edifício for ajustado rigorosamente de acordo com a curva de consumo de eletricidade exigida, poderá alcançar um consumo de eletricidade zero carbono”, supôs Jiang Yi.

De fato, as políticas e demonstrações de compensação da resposta do lado da demanda introduzidas por províncias e cidades como Jiangsu, Zhejiang, Xangai, Guangdong e outras promoverão o desenvolvimento de tecnologias flexíveis de energia em edifícios. Tomando a Província de Guangdong como exemplo, em novembro de 2020, a Agência de Energia de Guangdong e a Agência de Regulação de Energia do Sul emitiram a “Carta Solicitando Comentários sobre Documentos como as ‘Medidas de Gestão da Compensação de Capacidade do Mercado de Eletricidade de Guangdong (em Implementação Experimental, Projeto para Comentários)’”, destacando que recursos do lado do usuário, como armazenamento de energia, veículos elétricos, estações de carregamento e outros com capacidade de regulação de carga, podem participar como entidades de mercado. Na fase inicial, o armazenamento de energia independente e o armazenamento de energia no lado da geração não estão incluídos no escopo das transações de mercado.

Jiang Yi afirmou que o aumento contínuo do valor da remuneração pela resposta do lado da demanda e a participação gradual de um número cada vez maior de participantes no mercado de serviços auxiliares do setor elétrico promoverão a aplicação, em escala mais ampla, de tecnologias de energia flexível nos edifícios.

“Os edifícios serão transformados de meros consumidores de energia em sistemas complexos que integram a produção, o consumo, a regulação e o armazenamento de energia, realizando a transição de puros consumidores de energia e de um padrão rígido de consumo energético para uma participação mais profunda na construção, na regulação e no controle flexível da carga dos sistemas de energia de baixo carbono, tornando-se assim uma parte essencial do futuro sistema de energia de baixo carbono.”

Acreditamos que, conforme destacado no recém-publicado “Relatório Anual de Pesquisa sobre o Desenvolvimento da Conservação de Energia em Edifícios na China – 2022 (Edição Especial sobre Edifícios Públicos)”, no sistema energético moderno, cada ambiente e cada edifício próximos aos seres humanos passarão a integrar o conceito de “um único ponto de chamada”, tendo-se alcançado uma importante transformação nesse sentido.

Fonte: China Electric Power News

Nota: O prosumidor, ou consumidor produtivo, é um conceito cunhado por Alvin Toffler em 1980. Após a sua criação, embora tenha sido amplamente elogiado pelo professor Kotler, o mestre do marketing mundial, o termo recebeu pouca repercussão. A partir do século XXI, o conceito de prosumidores voltou a chamar a atenção dos círculos acadêmicos.

Em março de 2009, diversos estudiosos internacionais reuniram-se na Universidade Goethe, na Alemanha, para participar de um seminário intitulado “Revisitando os prosumidores” e, posteriormente, publicaram uma coletânea de ensaios com o mesmo nome; no entanto, o termo não se tornou popular graças a esse evento. Em 2013, o relatório anual sobre aplicações fotovoltaicas divulgado pela Agência Internacional de Energia introduziu, pela primeira vez, o conceito de prosumidor para designar os usuários de energia fotovoltaica distribuída que tanto consomem quanto produzem eletricidade, e essa definição tem sido mantida até hoje. Os usuários de energia fotovoltaica distribuída utilizam telhados ociosos e outros recursos para instalar sistemas fotovoltaicos, implantar usinas fotovoltaicas e participar de todas as atividades de geração de energia. Por.

Com a ascensão vertiginosa da capacidade instalada de energia fotovoltaica internacional, o conceito de prosumidor fotovoltaico distribuído rapidamente ganhou popularidade e passou a ser um termo comum na literatura internacional sobre energia distribuída. Além disso, o conceito e a onda da economia colaborativa, que tiveram início por volta de 2008 e se consolidaram em 2013, impulsionaram de forma significativa a influência do conceito de prosumidores. Afinal, os atores da economia colaborativa são frequentemente denominados prosumidores.

Nos últimos anos, os prosumidores têm se tornado um tema de grande relevância na literatura internacional, sendo especialmente abordados na literatura sobre fotovoltaica distribuída e economia colaborativa, o que tem conferido aos prosumidores o estatuto de novo foco de pesquisa.