Quando a única fonte de energia de um edifício é a electricidade e, no edifício, existe produção de electricidade com recurso exclusiva- mente a fontes de energia renovável através de painéis fotovoltaicos ou outras tecnologias, a forma de contabilização da energia é um balanço simples entre a electricidade importada (input) e exportada (output). Um NZEB será um edifício onde input=output.
Importa realçar que, mesmo nessa situação, nem sempre é aceite que o período anual seja a melhor forma de efectuar o balanço entre input e output. Uma optimização entre a produção e a carga do edi- fício é sempre desejável, pelo que podem vir a ser implementados requisitos adicionais na forma de contabilizar a electricidade expor- tada pelo edifício.
As principais questões na forma de quantificação do balanço de energia num NZEB levantam-se quando existem fontes de ener- gia diversificadas, o que incluem as renováveis e as não renováveis. Para algumas redes de energia, como sejam a electricidade e as re- des urbanas de calor, podem conceber-se fluxos de energia nos dois sentidos, pelo que esperar-se-ia que um NZEB possa equilibrar os consumos da rede com exportação de energia para a rede. Já para um edifício ligado a uma rede de gás natural dificilmente existirá expor- tação de energia produzida por fontes de energia renovável. Nestes casos o conceito de NZEB deve prever que o consumo de algumas fontes de energia seja compensado por um excesso de produção de outras.
Num balanço directo, em termos de energia final, cada unidade de energia de, por exemplo, gás natural (1 kWh) deverá ser compensado por uma unidade de energia elétrica (1 kWhe) produzida localmente
com recurso de energias renováveis. Este tipo de balanço é feito em termos de energia final, pelo que tratar-se-ia de um site ZEB.
No entanto, a contribuição de energias não renováveis para a pro- dução de 1 kWhe numa rede eléctrica pode ser muito variável conso-
de um 1 kWhtdistribuído por uma rede urbana de calor/frio.
Um tipo de abordagem possível é avaliar a energia final distri- buída em termos de energia não renovável utilizada na sua produção, o que se designa por energia primária não renovável. Por exemplo, numa central termoelétrica convencional, para produzir 1 kWhe se-
riam necessários aproximadamente 2.5 kWh de gás natural91
. Daí que 91
Assume-se um rendimento de produ- ção de 40%.
o factor de conversão teórico para transformar energia final eléctrica para energia primária seja 2.5. Para o caso de Portugal, a parcela de energias renováveis na produção de electricidade é em média de 50%. Utilizando os dados do balanço de energia nos últimos cinco anos poderíamos aplicar um factor de conversão não renovável de 1.2292
. 92
A.S. Veiga, Metodologias para a classificação de edifícios de balanço de energia nulo (NZEB) aplicadas a um edifício residencial, Faculty of Sciences, University of Lisbon, 2015 (Master’s thesis).
Utilizando então os factores de conversão de energia primária não re- novável (wnr), para ter um NZEB a fracção não renovável da energia entregue ao edifício (delivered) deverá ser compensada por energia re- novável. É importante esclarecer que a Directiva 2010/31/EU indica que o balanço de energia deve ser feito em termos de energia primária, numa base de tempo anual. Para além disso indica que os factores de conversão a utilizar devem ter por base valores médios anuais calculados numa base nacional ou regional93
. 93
Primary energy factors used for the determination of the primary energy use may be based on national or regional yearly average values. Article 9, nr. 3a, Directive 2010/31/EU.
Antes de discutir as formas de compensação de energia renovável, há que salientar que esta abordagem implica que, na hipótese teó- rica das fontes de energia que alimentam o edifício serem totalmente renováveis, não há lugar a qualquer compensação. Essas formas de energia 100% renovável poderão ser, por exemplo, electricidade ’verde’ (green electricity), biomassa ou biocombustíveis em que não se consideram os processos de transformação e transporte, que integram normalmente uma componente não renovável. Este tipo de energia renovável é designada por off-site uma vez que é importada pelo edi- fício, integrando a componente delivered. Marzal et al.94
explicitam 94
A.J. Marszal et al. (2011). Zero Energy Building – A review of definitions and calculation methodologies. Energy and Buildings, 43, 971-979.
que existem cinco níveis para a contabilização de renováveis: (i) pro- dução no lote do edifício através de renováveis on-site (e.g. instalação de PV na cobertura do edifício), (ii) produção nas proximidades do edifício através de renováveis on-site (e.g. instalação de uma micro turbina eólica), (iii) produção no edifício com recurso a renováveis off-site (e.g. queima de biomassa, biocombustíveis), (iv) investimento na produção de renováveis em outro local que não na proximidade do edifício (e.g. parque eólico) e (v) compra de energia renovável (e.g. electricidade ’verde’).
A questão em aberto é como contabilizar a compensação de ener- gia renovável. Existem duas abordagens possíveis: (i) carga evitada (avoided burden) e (ii) payback. A primeira consiste em pensar que a energia produzida localmente vai evitar a utilização na origem de fontes de energia não renováveis. Por exemplo, para a rede eléctrica teórica cuja a produção é totalmente fóssil em centrais termoeléctri-
cas convencionais, a regra será que cada 1 kWhe evita a utilização
de 2.5 kWh de combustível fóssil, pelo que o valor atribuído à elec- tricidade produzida é de 2.5, o que se designa por factor de crédito. Aplicando este raciocínio a uma rede eléctrica mais eficiente em ter- mos de uso de renováveis, o factor de crédito será inferior, pelo que, o valor da electricidade produzida depende da própria rede eléctrica.
Como alternativa a esta abordagem, foi proposta por Bourrelle et al.95
a metodologia de payback facilmente entendida em termos 95
J.S. Bourrelle, I. Andresen, A. Gus- tavsen (2013). Energy payback: an attributional and environmentally focu- sed approach to energy balance in net zero energy buildings, Energy Buildings 65, 84-92.
financeiros. O payback consiste no retorno, neste caso energético, ne- cessário para cobrir o investimento (energético) inicial, ao que se de- vem incluir as ’despesas’ correntes ao longo do tempo. Desta forma a energia produzida localmente deve, ao longo do tempo, cobrir a energia não renovável: (i) no fabrico dos sistemas de produção de energia renovável, (ii) da fase de construção do edifício e (iii) na fase de operação do edifício. Esta abordagem atribui o valor unitário a cada unidade de energia renovável, independentemente do seu valor energético. Importante notar que o factor de crédito da energia ex- portada é, este caso, diferente da energia importada pelo que se trata de um sistema de ponderação assimétrico, tal como discutidopor Sartori. Algo de semelhante aplica-se aos cost ZEB, uma vez que nor- malmente o custo da energia exportada (venda) é significativamente diferente do da energia importada (compra).