Criar uma plataforma duradoura para mapear o futuro da energia

Uma vez que a energia custa muito dinheiro e as indústrias lutam para sobreviver, EMB3Rs pode fazer a diferença. Os investigadores austríacos revelam como a plataforma está definida para ajudar as empresas a converter o calor desperdiçado num fluxo de receitas valioso, agora e por muitos anos.

Como criar uma plataforma digital que possa unir os fornecedores e potenciais utilizadores de calor desperdiçado à escala local e nacional, ao mesmo tempo que fornece dados significativos sobre o preço e a eficiência da rede agora, e bem no futuro? Esta é uma questão a que os investigadores da economia da energia com sede em Viena, da e-think energy research e da Technische Universität Wien (TU Wien) responderam ao desenvolverem a plataforma EMB3Rs.

Concebida para combinar fornecedores e utilizadores finais de calor residual, a plataforma mapeia a oferta e procura de energia térmica de potenciais interessados e determina a opção mais barata para ligar potenciais utilizadores. A plataforma mostrará como o excesso de calor e frio pode ser reutilizado como uma fonte de energia valiosa para outros processos industriais, aquecimento urbano e outras aplicações.

Ali Kök do TU Wien's Energy Economics Group e Marcus Hummel do e-think trabalharam em conjunto para definir os requisitos e especificações da plataforma EMB3Rs. Nas palavras de Hummel, "este foi um processo intensivo, e certamente não foi uma tarefa simples". Mas à medida que o projecto se aproxima do seu fim, tanto Kök como Hummel estão confiantes de que a sua perseverança valeu a pena, e valerá ainda por muitos anos.

Indo até ao fim

EMB3Rs inclui vários módulos de software de código aberto que foram programados para lidar com uma enorme variedade de dados técnicos e económicos relacionados com a energia. Por exemplo, um módulo empresarial avalia o risco numa instalação de energia, um módulo de optimização técnico-económica determina a opção de menor custo para a utilização de energia térmica em excesso numa cadeia de fornecimento e um módulo de mercado calcula os preços potenciais do calor desperdiçado em diferentes cenários de mercado.

Ali Kök e colegas da TU Wien têm vindo a desenvolver o importantíssimo módulo GIS da plataforma. Isto é fundamental para encontrar a forma mais rentável de ligar calor/frio a fontes e sumidouros, e considera as opções de reutilização de calor/frio residual a uma certa distância de um sistema de aquecimento e arrefecimento urbano.

Como parte dos seus cálculos, o módulo GIS determina a distância entre a fonte e o dissipador, desenha uma solução potencial de rede, e depois calcula os custos de investimento necessários para a rede e as perdas de calor/frio associadas. Estes cálculos exigem dados diversos - exemplos incluem os custos de bomba, tubagem e escavação, temperaturas do solo e capacidade de calor da água, e a localização de estradas acessíveis.

De acordo com Kök, ele e colegas recuperaram dados da informação dos utilizadores e trabalharam em estreita colaboração com a ADENE - Agência para Energia - em Portugal. Aqui, as bases de dados da ADENE de Certificados de Desempenho Energético (EPC) de Edifícios Portugueses e de Auditorias da Indústria foram fundamentais para localizar potenciais sumidouros e fontes de calor/frio e determinar soluções de rede, tanto a nível local como nacional.

Os investigadores também descarregaram os dados mais importantes da rede rodoviária a partir da base de dados gratuita e de fonte aberta do roteiro OpenStreetMap. "[O nosso módulo GIS] utiliza dados desta base de dados geográfica para criar, digamos, a mais curta rede de aquecimento distrital", explica Kök.

O dimensionamento é importante

É importante notar que ao longo do desenvolvimento do módulo GIS, a escalabilidade esteve na vanguarda da mente de Kök e dos seus colegas. Como Kök salienta: "Em alguns casos pode estar a modelar pequenas áreas com um pequeno número de fontes de calor e utilizadores, mas também pode querer modelar a um grande nível regional, tal como parte de uma grande cidade".

Para assegurar que a plataforma EMB3R escalona facilmente dos níveis local e nacional, os investigadores conceberam o módulo GIS para baixar a resolução das suas redes à medida que a área a ser modelada cresce. É crucial que isto também assegure que os tempos de cálculo do módulo permaneçam relativamente curtos ao conceber uma rede através de uma grande área.

"Se o utilizador estiver a fazer uma avaliação nacional, [o módulo] não pode utilizar todas as estradas de um país inteiro, pois os tempos de cálculo levarão uma eternidade", diz Kök. "Assim, com base na complexidade de uma área, removemos o detalhe e baixamos a resolução da rede para assegurar a escalabilidade". Por exemplo, o módulo removerá pistas para bicicletas e percursos pedonais dos seus cálculos à medida que se vai aumentando a escala.

"Conseguir o compromisso certo entre o detalhe e a escalabilidade tem sido um desafio fundamental, mas nós conseguimos fazê-lo", acrescenta. "O nosso objectivo tem sido utilizar EMB3Rs em estudos de casos muito pequenos, mas também podemos querer utilizá-lo a nível nacional".

As complexidades da concepção do módulo, e a integração na plataforma, não podem ser perdidas em qualquer audiência - de facto, tanto o e-think como o TUWien coordenaram o processo complicado de definição dos requisitos do módulo e da plataforma, em linha com todas as necessidades dos utilizadores. Ainda assim, após anos de desenvolvimento, o Hummel está certo de que os benefícios dos EMB3Rs serão duradouros.

Como ele realça, a plataforma pode fornecer dados "a nível de rua" matizados e detalhados, o que a torna uma ferramenta de pré-viabilidade muito útil para o planeamento e concepção de soluções energéticas. "As ferramentas digitais estão a tornar-se cada vez mais importantes - à medida que são gerados dados mais detalhados, estes precisam de ser analisados e nós precisamos de ferramentas para o fazer", diz ele.

"Descobrimos que pode ser bastante difícil manter vivo o desenvolvimento de ferramentas de código aberto... mas penso que será diferente para uma ferramenta de pré-viabilidade como os EMB3Rs, uma vez que a informação que a plataforma fornece pode ser tomada directamente aos decisores e ser efectivamente utilizada no desenvolvimento de projectos", acrescenta ele. "Dado isto, penso que há uma possibilidade real de os EMB3R serem um projecto de vida realmente longa que os utilizadores também pagarão".

Impacto duradouro

Então, à medida que o projecto EMB3R chega ao fim, que impacto terá a plataforma nas crescentes questões energéticas do mundo? Para Hummel, a resposta reside não só em ter longevidade para fazer a diferença, mas também educação. Ele acredita que os EMB3Rs têm uma oportunidade real de mostrar às indústrias que geram calor residual como este pode ser utilizado para criar um fluxo de rendimento potencial, especialmente em sistemas de aquecimento distrital.

"Porque o calor desperdiçado está no fim do tubo, está também no fim do pensamento de muitas indústrias, mas com os EMB3R, podemos demonstrar o valor do calor desperdiçado", diz ele.

"Por exemplo, os EMB3Rs podem mostrar como o preço que se obtém pelo fornecimento de calor desperdiçado a um sistema de aquecimento distrital dependerá da quantidade de calor que se tem, da regularidade com que se tem, da procura e das outras opções de fornecimento na rede", acrescenta ele. "Tenho visto vários contratos de calor residual desfavoráveis, mas isso deve-se ao facto de as empresas simplesmente não saberem quanto dinheiro deveriam receber por ele".

Kök concorda, e considera que a plataforma EMB3Rs chegou na altura certa. "Assisti recentemente a uma conferência científica que se centrou no aquecimento urbano, e aqui ouvimos como algumas empresas sobreviveram aos preços elevados da energia vendendo o seu calor residual", diz ele. "Por isso, a crise energética de hoje já está a motivar as empresas a verem como podem obter receitas da integração do calor desperdiçado nos sistemas energéticos".