Mudança climática aumenta a demanda de energia para refrigeração
O ar condicionado pode ser responsável por até 40% das emissões globais de CO2 até 2050.
Os aumentos de temperatura relacionados ao clima aumentarão ainda mais a demanda de resfriamento dos edifícios. Uma projeção de pesquisadores da Empa com base em dados do edifício NEST e cenários climáticos futuros para a Suíça mostra que esse aumento na demanda de energia para refrigeração provavelmente será substancial e poderá ter um forte impacto em nosso futuro sistema de energia eletrificada.
Por Loris Pandiani*, Empa – Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
Devido às mudanças climáticas, a temperatura média global aumentará nas próximas décadas. Isso também deve aumentar significativamente o número dos chamados graus-dias de resfriamento. Eles medem o número de horas, em que a temperatura ambiente está acima de um determinado limite, em que um edifício deve ser resfriado para manter a temperatura interna em um nível confortável. Os valores crescentes podem levar a um aumento da instalação de sistemas AC nas residências. Isso poderia levar a uma maior demanda de energia para refrigeração de edifícios, que já deve aumentar devido às mudanças climáticas e ao crescimento populacional.
Para obter uma melhor compreensão de quão grande será esse aumento na Suíça, os pesquisadores da Empa analisaram os requisitos de aquecimento e resfriamento do edifício de pesquisa e inovação da NEST. “Ao incluir a temperatura ambiente, pudemos fazer uma projeção da demanda futura de energia térmica dos edifícios com base nos cenários climáticos da Suíça . Além das mudanças climáticas, também levamos em conta o crescimento populacional e o uso crescente de dispositivos AC, “explica Robin Mutschler, pós-doutorado no laboratório de Sistemas de Energia Urbana da Empa.
Os resultados preveem um aumento significativo na demanda por energia de resfriamento: em um cenário extremo em que toda a Suíça dependeria de ar condicionado, quase tanta energia seria necessária para resfriamento quanto para aquecimento em meados do século. Em números, isso corresponde a cerca de 20 terawatts-hora (TWh) por ano para aquecimento e 17,5 TWh para resfriamento. A energia de resfriamento necessária foi calculada independentemente da tecnologia. Se isso for fornecido pela reversão de um processo de bomba de calor, por exemplo, com COP 3 para resfriamento, a demanda de eletricidade para 17,5 TWh de energia de resfriamento é de cerca de 5,8 TWh.
A demanda de aquecimento das unidades residenciais da NEST é comparável à de um prédio de apartamentos moderno. Esses números são, portanto, representativos se for assumido que o edifício suíço médio é comparável ao edifício NEST. Quando será o caso depende da taxa de renovação. No entanto, mesmo em um cenário mais moderado, a demanda de resfriamento na Suíça aumentará significativamente. Os pesquisadores presumem uma demanda adicional de energia de cinco TWh por ano neste cenário.
Forte impacto no sistema de energia suíço
A demanda de energia dos edifícios suíços hoje é responsável por cerca de 40 por cento da demanda total de energia. A parte principal é usada para aquecimento. Isso provavelmente permanecerá assim até pelo menos meados do século 21, enquanto se espera que a demanda de energia para resfriamento de edifícios aumente significativamente. Se a energia térmica for fornecida por bombas de calor que também podem resfriar, isso terá um impacto potencialmente forte no sistema de energia geral e, especialmente, na eletricidade como portadora de energia.
Presume-se que apenas uma pequena quantidade de residências suíças atualmente possui uma unidade ou sistema de CA. No entanto, o número de casas com bombas de calor está crescendo. Os pesquisadores da Empa estimam que o número de residências com sistemas de resfriamento pode aumentar para mais de 50 por cento devido ao aumento nos graus-dia de resfriamento. Isso pode levar a picos de demanda significativos em dias quentes. Um adicional de cinco TWh de demanda de energia para resfriamento seria equivalente a cerca de 2% da demanda atual de eletricidade se o resfriamento fosse fornecido por bombas de calor. No cenário mais extremo, a demanda de eletricidade para resfriamento pode até chegar a dez por cento da demanda total de hoje. No entanto, isso não será distribuído uniformemente ao longo do ano, mas se correlacionará com períodos de calor, o que pode levar a picos de demanda. Em uma nota positiva,a demanda de resfriamento é relativamente bem correspondida pela produção de eletricidade a partir de sistemas fotovoltaicos. O impacto do resfriamento de edifícios residenciais será significativamente maior em comparação com edifícios de escritórios, pois eles representam cerca de dois terços da área de construção.
Com base nesses achados, fica evidente para os pesquisadores que esses desenvolvimentos devem ser levados em consideração na construção de novos edifícios e que as possibilidades de refrigeração passiva devem ser totalmente exploradas. “A arquitetura de edifícios não deve mais se concentrar apenas na otimização das perdas de calor, especialmente no inverno, mas também na redução dos ganhos de calor no verão”, diz Mutschler.
Isso poderia ser alcançado, por exemplo, por meio de medidas de planejamento urbano para a adaptação climática a nível distrital, a implementação de programas de redução de calor ou a redução de envidraçamento em edifícios. “Além disso, é crucial que os formuladores de políticas também abordem esse desenvolvimento e investiguem maneiras de melhor atender à crescente demanda por energia de resfriamento, ao mesmo tempo que minimiza o impacto no futuro sistema de energia descarbonizada”, acrescenta Mutschler.
Uma possível contribuição para o resfriamento de edifícios poderia vir de sistemas de resfriamento distrital, que já foram implementados com sucesso na Suíça – por exemplo, em Genebra. Outros estão surgindo, por exemplo em Zug .
Referência:
Robin Mutschler, Martin Rüdisüli, Philipp Heer, Sven Eggimann
Benchmarking cooling and heating energy demands considering climate change, population growth and cooling device uptake,
Applied Energy, Volume 288, 2021, 116636, ISSN 0306-2619,
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116636.
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261921001719)
Henrique Cortez, tradutor e editor.
in EcoDebate, ISSN 2446-9394, 18/05/2021
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