Especialista em... Inovação AVAC

O projeto RePowerE(d)U é financiado pelo programa LIFE, na sub-call BUILDSKILLS. Este projeto pretende contribuir para a melhoria das competências da força de trabalho ao fornecer novos conhecimentos (p. ex. sobre novas tecnologias, o conceito de flexibilidade elétrica, orquestração de serviços/ativos energéticos para melhoria de eficiência energética e criação de flexibilidade como forma de estabilização da rede elétrica nacional e mitigação dos efeitos de potenciais apagões, como o ocorrido no passado mês de abril, etc.).

O REPowerE(d)U pretende criar uma rede europeia de formadores equipados com conhecimento e ferramentas inovadoras (p. ex. realidade aumentada e realidade virtual), de forma a atrair mais pessoas para a área dos serviços de energia para edifícios. Após realizarem os cursos, estes formadores estarão preparados para dar formação a instaladores, técnicos de manutenção, engenheiros e proprietários que queiram expandir o seu conhecimento.

A utilização das ferramentas imersivas mencionadas é inovadora no mercado formativo europeu e procura atrair pessoas interessadas em tecnologias emergentes, como jovens que pretendem trabalhar em eficiência energética e serviços de energia inteligentes.

O projeto distingue-se também da restante oferta formativa existente pela sua abrangência, integrando nos seus cursos todos os serviços de energia dos edifícios, que são uma área que apresenta algum défice de profissionais qualificados. Mesmo no dia a dia, quando se necessita, por exemplo, de um eletricista, é muitas vezes difícil encontrar um bom profissional em tempo útil.

Com a integração crescente de sistemas fotovoltaicos, bombas de calor, carregamento de veículos elétricos e, a curto prazo, sistemas de armazenagem de energia, o conhecimento dos profissionais terá de ser atualizado para garantirem serviços de instalação, comissionamento e manutenção ajustados às novas exigências. Torna-se igualmente necessário otimizar o funcionamento destes serviços, de forma a reduzir a fatura energética das habitações. O REPowerE(d)U, através dos seus cursos e dos formadores que serão recrutados em breve, levará este conhecimento ao mercado de trabalho.

A equipa do projeto está a desenvolver conteúdos para sete cursos de formação, que incluem nove aplicações de Realidade Aumentada (RA) e Realidade Virtual (RV), servindo de complemento às aprendizagens. Estas aplicações serão traduzidas em várias línguas (português, inglês, espanhol, alemão e eslovaco) e permitirão aos formandos testar e aprofundar conhecimentos de forma imersiva e visual. Os cursos incluem também temáticas inovadoras, como a orquestração ou conjugação de serviços de energia, para criar flexibilidade, reduzir a fatura energética e diminuir a pegada carbónica dos edifícios.

Estamos atualmente na fase de recrutamento e a divulgar a possibilidade de realizar esta formação de forma gratuita, bem como os benefícios para docentes e formadores. Os interessados poderão contactar o Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra através das redes sociais ou do email (nquaresma@isr.uc.pt

Como referi anteriormente, os cursos do REPowerE(d)U procuram de forma prática e intuitiva dar a conhecer o conceito de orquestração de serviços de energia como forma de criação de flexibilidade. que pode depois ser usada como fonte de estabilização da rede elétrica nacional. Um bom exemplo será uma casa que possui um sistema fotovoltaico, uma bateria para armazenamento de energia, bomba de calor com termostato inteligente para climatização e um carregador para veículo elétrico.

Após a finalização do curso, o formando será capaz de criar estratégias que otimizem o consumo de toda a produção solar, quer seja através do carregamento da bateria durante os períodos de maior produção solar, quando o consumo da casa não “absorve” toda essa energia; usando a energia solar de forma a alimentar a bomba de calor para climatizar a habitação; usar a energia solar para carregar o veículo elétrico; ou usar a energia armazenada na bateria nas horas em que a tarifa de eletricidade é mais alta, evitando assim elevados gastos.

Além destas estratégias, os formandos poderão ainda usar uma outra estratégica que consiste em relacionar o uso destes serviços de energia com as tarifas de energia. Por exemplo, no caso de um tarifário bi-horário, podem ser usados os períodos de baixas tarifas (vazio ou super-vazio) para: carregar o veículo elétrico, carregar o sistema de armazenamento ou pre-climatizar a habitação usando a bomba de calor nestes períodos, etc.

Este conceito de integração operacional ou orquestração de serviços de energia é ainda território desconhecido para uma boa parte dos profissionais deste setor e o REPowerE(d)U pretende, precisamente, fornecer a estes profissionais uma base de conhecimento.

Os sensores, a automação e os sistemas de monitorização desempenham um papel central nos cursos do REPowerE(d)U. Nestes cursos é dada especial atenção às vantagens e benefícios da utilização destes equipamentos, com um foco muito especial nos Termóstatos Inteligentes (TI) em conjugação com bombas de calor. Estes termóstatos TI podem ser utilizados para tornar os aparelhos de ar condicionado em equipamentos inteligentes, mesmo os mais antigos. Utilizando o exemplo acima referido, os TI possuem diversas vantagens, além de permitirem o controlo dos equipamentos a partir de qualquer lugar (desde que exista ligação à internet), permitem também, através do recurso à utilização de rotinas de programação, conjugar a utilização destes equipamentos de forma automatizada com outros serviços energéticos.

Ao programar as bombas de calor com TI para serem utilizadas em períodos onde existe abundância de energia solar, ou em períodos onde a tarifa de energia da rede elétrica é mais baixa, será possível obter reduções substanciais da fatura energética de uma habitação. Além disso os TI podem ainda ser utilizados para evitar a má utilização dos equipamentos, evitando que os mesmos fiquem ligados por esquecimento ou em divisões onde não há necessidade de arrefecimento/aquecimento naquele momento.

Os Termóstatos Inteligentes têm ainda uma outra grande vantagem: a monitorização e controlo da qualidade do ar interior, pois permitem medir concentrações de dióxido de carbono ou outros poluentes (p.e. compostos orgânicos voláteis). É ainda possível automatizar a resposta das bombas de calor perante situações em que as concentrações são muito elevadas. Através de uma APP para smartphone, os TI podem, por exemplo, emitir alertas de concentração e avisar o utilizador para abrir uma janela ou ativar o modo de ventilação do equipamento, de forma a melhorar a qualidade do ar interior.

O REPowerE(d)U não incide diretamente sobre esta temática, mas como já referi a utilização dos termóstatos inteligentes (TI) para controlo da qualidade do ar interior e automatização de AVAC podem ser uma ferramenta importante para reduzir consumos e monitorizar a QAI dos edifícios. O projeto REPowerE(d)U trabalhou em parceria com o Projeto LIFE BungEES, que realizou mais de 100 projetos pilotos sobre flexibilidade e orquestração de serviços de energia em vários países europeus.

Um destes pilotos realizou-se no Departamento de Eletrotécnica de Computadores da Universidade de Coimbra, onde o Instituto de Sistemas e Robótica tem a sua sede. Este piloto conseguiu, com sucesso, criar estratégias de conjugação de serviços de energia que, além de permitirem reduzir consumos, permitiram ainda criar flexibilidade que pode ser fornecida como um serviço à rede elétrica nacional. Neste piloto foi testada a conjugação de um sistema fotovoltaico, sistema de armazenamento de energia, carregamento inteligente de veículos elétricos e bombas de calor com termóstatos inteligentes. A utilização de TI permitiu reduzir praticamente em 100% o consumo das bombas de calor durante o período da manhã (fugindo assim ao período de ponta) através do recurso à pre-climatização automatizada durante os períodos de vazio ou super-vazio (madrugada), onde a tarifa de energia é mais baixa. Ou seja, as bombas de calor que anteriormente eram ligadas às 9:00h passaram a funcionar apenas a partir das 14 horas, altura em que a produção solar está no seu pico. Além disso, a automatização das bombas de calor (com diferentes níveis de eficiência energética) permitiu obter uma redução média de consumo na ordem dos 15% na época de arrefecimento (verão) e 23% na época de aquecimento (inverno).

Outro exemplo é o carregamento inteligente dos veículos elétricos, que foi também conjugado com as tarifas de eletricidade, reduzindo a potência de carregamento nos períodos onde a tarifa é mais alta e aumentado a potência de carregamento quando existe abundância de produção solar. A carga e descarga do sistema de armazenamento foram também conjugadas quer com as tarifas de eletricidade quer com a produção solar. Todas estas estratégias de orquestração tiveram como principal objetivo minimizar as trocas de energia com a rede elétrica nacional.

No caso dos edifícios existentes, o principal desafio técnico é a interoperabilidade dos sistemas, isto é, conseguir pôr sistemas e equipamentos de diferentes fabricantes e de diferentes idades a “comunicar” uns com os outros, com o intuito de funcionarem de forma integrada. No piloto do projeto BungEES, acima referido, esse foi mesmo o principal desafio: conseguir automatizar esta conjugação dos serviços, pois habitualmente cada fabricante usa diferentes protocolos de comunicação, tipos de porta de comunicação ou projeta o seu hardware/software para que este não possa ser “alterado/modificado” por terceiros. Além disso, existe ainda o fator idade para cada equipamento ou a ausência de comunicação nesses equipamentos, o que torna mais complicado integrá-los num sistema de monitorização ou num sistema inteligente de gestão de consumos.

Esta situação é bastante problemática e, no meu ponto de vista, será eventualmente necessário haver uma intervenção da Comissão Europeia para estandardizar os protocolos de comunicação, de forma a mitigar os problemas de interoperabilidade existentes nos serviços de energia. Nos edifícios novos este problema pode não ser tão evidente se apenas um fabricante for selecionado; no entanto, são poucos os fabricantes que apresentam um portfólio de produtos que consigam cobrir todas as necessidades dos serviços de energia dos edifícios. Nestes casos, na fase de projeto dos edifícios, os problemas de interoperabilidade são considerados e não representam um desafio tão exigente.

Com o crescente aumento do número e complexidade dos serviços de energia, a sensorização e os dispositivos IoT (Internet of Things) nos edifícios estão a tornar-se uma prática comum. Nos próximos anos haverá uma enorme procura por profissionais qualificados e com competências multidisciplinares, pelo que é essencial que os profissionais da área estejam à vontade com temas como flexibilidade elétrica ou orquestração/conjugação de ativos energéticos (serviços de energia), que é um tópico emergente no mercado formativo, assim como no mercado de trabalho, mas que cada vez será mais necessário.

O REPowerE(d)U procura assim colmatar esta lacuna existente no mercado com a criação de uma rede Europeia de formadores; o projeto procura também criar as bases para formar profissionais nestes conceitos mais inovadores que abrangem os setores energético e dos edifícios.

Nuno Quaresma

Desde 2013, trabalha como investigador no Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra (ISR-UC) em projetos nacionais e internacionais, principalmente em sistemas de energia renovável, eletrificação rural, eficiência energética, rotulagem energética, padrões mínimos de desempenho energético, desenvolvimento de unidades de refrigeração solar supereficientes utilizando materiais de mudança de fase e no desenvolvimento da estratégia e plano de ação de eficiência energética de Moçambique.

Desde 2022 que integra a equipa do projeto REPowerE(d)U e será o responsável pedagógico pela preparação e implementação dos cursos de formação, nomeadamente em questões relacionadas com sistemas de energias renováveis, eficiência energética em edifícios, tecnologias de edifícios inteligentes, fontes de energia renováveis, etc.