Vrei să fii la curent cu ultimele noutăți?
Abonează-te la newsletter.

Eaton, o companie de gestionare inteligentă a energiei electrice, a dezvăluit principalele tendințe care vor modela sectoarele construcțiilor comerciale, industriale și rezidențiale în acest an.

Cu toate că piețele s-au repoziționat, principalii actori și-au restabilit pozițiile în acord cu noile arii de interes, ca urmare a cererii de energie apărută în Europa tot mai crescute după criza Covid și accentuată de războiul din Ucraina. Această stare de fapt a provocat o reducere fără precedent a ofertei, având drept consecințe eforturile continue ale Uniunii Europene și cele naționale pentru a stimula securitatea energetică.

În același timp, la fel de presantă rămâne o prioritate și reducerea emisiilor de carbon, reuniunea COP27 a Națiunilor Unite din noiembrie oferind un memento urgent – dacă el mai era necesar. Cu toate acestea sectorul construcțiilor din Europa are multe de luat în considerare, deoarece răspunde cerințelor din 2023.

Principalele trenduri identificate de specialiștii Eaton care vor influența segmentul construcțiilor în 2023:

Management îmbunătățit al energiei

Guvernele fac tot posibilul pentru a reduce cererea de energie. Grupul de reflecție independent de la Bruegel, a pregătit un rezumat pentru fiecare țară cu o gamă de măsuri adoptate, care arată diversitatea abordării, precum răspunsurile politicii fiscale naționale la criza energetică. Pentru proprietarii de clădiri de pretutindeni, scopul comun este nevoia de a gestiona energia cu grijă și diferit.

Utilizarea strategică a sistemelor de stocare a energiei va fi o opțiune favorizată de mulți. Cu beneficiul stocării energiei, compania sau dezvoltatorul de locuințe poate înmagazina energie în afara intervalelor de vârf, plus cea pe care o generează din surse regenerabile, pentru a o folosi cum și când doresc.

Această schimbare a modelelor de utilizare a energiei, care era deja în curs de dezvoltare, a fost accelerată de criza energetică și de prețurile asociate ridicate. Pe parcursul anului 2023, este de așteptat o cerere crescută pentru sistemele de stocare a energiei.

Termenele limită de reglementare

Acțiunile de reducere a consumului de energie sunt determinate de termenele limită de reglementare, iar eforturile de a respecta aceste termene se vor intensifica în 2023. Țările UE au fost însărcinate cu implementarea pachetului legislativ Fit-for-55, menit să conducă economii întregi către o reducere cu 55% a emisiilor de gaze cu efect de seră până în 2030, iar unele cerințe au fost revizuite în creștere în 2022 pentru a sprijini inițiativa REPowerEU.

REPowerEU va accelera progresul Europei către securitatea energetică prin niveluri sporite de generare distribuită de energie din surse regenerabile. Toate acestea vor face din 2023 un an crucial, deoarece proprietarii de clădiri vor trebui să descopere cum să reducă atât consumul de energie, cât și emisiile.

Vehicule electrice și surse regenerabile

Proprietarii de clădiri sunt uneori surprinși când se discută despre încărcarea vehiculelor electrice și sursele regenerabile în aceeași conversație. Nu este imediat evident pentru ei modul în care infrastructura de încărcare a vehiculelor electrice poate crește eficiența energetică a unei clădiri – dar exact asta se poate întâmpla datorită cuplării sectoarelor care implică legarea mai strânsă a producției de energie cu consumul de energie și utilizarea eficientă a energiei regenerabile.

Acest tip de abordare pe care Eaton l-a denumit „Clădiri de tip rețea”, pentru proprietatea comercială și industrială, sau „Casele tip rețea”, pentru proprietatea rezidențială, transformă o clădire într-un hub energetic, iar în momentul de față este accesibil pe scară largă.

Așteptați-vă să vedeți mai mulți proprietari de clădiri care adoptă acest trend în 2023, pe măsură ce datele de eliminare treptată a vehiculelor pe benzină și diesel se apropie. Rețelele naționale vor deveni tot mai accesate, pentru a permite și încărcarea bidirecțională, deoarece proprietarii stațiilor de încărcare a vehiculelor electrice au observat cum ar putea câștiga vânzând energie la rețea. Acest lucru se întâmplă deja și câștigă popularitate în Norvegia.

Renovare și modernizare

Accentul pe renovare va fi o caracteristică a anului 2023, deoarece proprietarii de clădiri și proprietarii de case încearcă să reducă impactul prețurilor ridicate la energie prin modernizarea izolației și a activelor, precum panourile solare. Un stimulent suplimentar pentru modernizare va veni sub forma unor reglementări naționale care vor decurge din inițiative guvernamentale, cum ar fi Directiva revizuită a UE privind performanța energetică a clădirilor (EPBD).

Printre altele, EPBD dorește ca țările să impună încărcarea vehiculelor electrice atât în clădirile noi, cât și în cele renovate, pentru a accelera trecerea la electromobilitate. Majoritatea țărilor, din interiorul și din afara UE, trebuie să introducă reglementări similare dacă nu le au deja.

Renovarea are un rol vital de jucat în tranziția energetică, deoarece aproximativ 35% din clădirile UE au mai mult de 50 de ani vechime, aproape 75% din stocul de clădiri este considerat ineficient energetic și doar în jur de 1% din fondul de clădiri este renovat în fiecare an. Alte țări europene se confruntă cu probleme similare.

Combaterea deficitului de competențe

În Europa lipsesc abilități de specialitate în domeniul electricității, așa că pregătirea forței de muncă pentru a instala infrastructura necesară pentru tranziția energetică este o prioritate peste tot. Națiunile Europei vor trebui să se străduiască mai mult în 2023 pentru a se asigura că sectoarele clădirilor comerciale, industriale și rezidențiale beneficiază de forță de muncă calificată.

Combustibilii obtinuti din biomasa (partea biodegradabila a produselor, deseurilor si reziduurilor din agricultura, silvicultura si industriile conexe, precum si partea biodegradabila a deseurilor industriale si urbane) ofera avantaje substantiale fata de cei conventionali, prin reducerea emisiilor de CO², dar si a taxelor impuse autovehiculelor pentru emisiile poluante. De aceea, cercetatorii din Grupul de Excelenta de la Universitatea RWTH Aachen studiaza, inca din 2007, atat producerea noilor combustibili, cat si combustia in motor a acestora, cu optimizarea intregului lant de procese intermediare. Mai ales in situatia in care combustibilii deja utilizati pe motoarele diesel, dar cu proprietati adaptate, confirma posibilitatea realizarii unei arderi aproape fara emisii de funingine.

 
Pentru adaptarea la nevoile societatii moderne de a avea o mobilitate continua, cercetatorii au cautat diferite tipuri de minerale (fosile) pe care sa le utilizeze drept surse de energie. Astfel au reusit sa demonstreze potentialul mare al biomasei de a furniza combustibili cu emisii poluante – de tipul funinginii sau al oxizilor de azot – extrem de reduse. Insa dezvoltarea noilor tipuri de combustibili, in paralel cu folosirea resurselor reutilizabile, s-a dovedit a fi un subiect care necesita o cooperare intre stiintele naturii si inginerie. Ca atare, s-a impus infiintarea unui grup format din reprezentantii a 21 de institute din cadrul Universitatii RWTH Aachen (din biologie, chimie, inginerie si specialisti in combustie) care sa se ocupe de cercetarea noilor combustibili sintetici pentru autovehicule, obtinuti din biomasa.

Mai multe generatii de biocombustibili
Metodele industriale utilizate in prezent la producerea combustibilului din biomasa duc la ceea ce se numeste „prima generatie” de biocombustibili (B100), iar pentru aceasta sunt utilizate uleiuri vegetale si amidon. Insa culturile folosite la realizarea combustibililor concureaza direct cu productia plantelor alimentare si a celor pentru animale, mai ales ca doar semintele si fructele plantelor sunt folosite. Materialul vegetal, ca ierburile, tulpinile si lemnul, consta din ligno-celuloza, fiind un material complex alcatuit din trei polimeri: celuloza, hemiceluloza si lignin. Metodele industriale in care se utilizeaza ligno-celuloza duc la obtinerea asa-numitei „a doua generatie” de biocombustibili, BTL (Biomass-to-Liquid). In prezent, aceste tipuri sunt supuse testarilor tehnice.
Echipa de la Universitatea Aachen studiaza acum capacitatea de sinteza a naturii, conversia si modificarea biopolimerilor, insa doar din punct de vedere al utilizarii lor drept combustibil. Pentru asta au dezvoltat metode pentru conversia chimica a biomasei. In primul rand, ligno-celuloza trebuie impartita in cele trei componente ale sale, respectiv celuloza, hemiceluloza si lignin. Reactiile de tipul lichidelor ionice, care sunt alcatuite din ioni pozitivi sau negativi, dar care au un punct de topire mai mic de 100oC datorita structurii lor moleculare, sunt utilizate pentru spargerea acestor componente. Apoi, folosind diferite metode catalitice de conversie, componentele individuale pot fi convertite in moleculele dorite in combustibil.

Caracteristici ale noilor combustibili
Producerea biocombustibililor inovativi necesita in primul rand definirea proprietatilor necesare combustibililor de baza, ce pot fi utilizati printr-o optimizare ulterioara, si pe baza carora se va desfasura intregul proces de proiectare a combustibilului. Studiile realizate in trecut au aratat ca este posibila, cu siguranta, reducerea emisiilor in motoarele diesel conventionale doar prin simpla modificare a proprietatilor combustibilului. Aceste modificari vor fi incluse in proprietatile viitorului biocombustibil, in completarea cerintelor impuse continutului de oxigen, precum si numarului cetanic. Astfel, caracteristicile noilor tipuri de combustibili vor consta dintr-un continut de oxigen de circa 20% din masa, ca un compromis intre reducerea valorii calorice si potentialul de a reduce funingine, precum si din proprietati bune de evaporare, cu observarea punctului critic de aprindere in combustibilul diesel (>55oC, corespunzator standardului EN 590). In plus, trebuie urmarita si realizarea unor compatibilitati ale materialelor polimerizate utilizate, lipsa mirosului, dar si o lubrifiere adecvata, daca este necesar, prin intermediul aditivilor, sau o intarziere mai mare a aprinderii, pentru formarea unui amestec mai bun.

Motoarele, adaptate tipului de biocombustibil
In stransa legatura cu producerea de combustibili este si adaptarea proprietatilor motorului, mai ales in ceea ce priveste imbunatatirea performantei si a caracteristicilor emisiilor. Biocombustibilii din prima si a doua generatie (B100 si BTL) imita proprietatile combustibililor diesel conventionali, motorul necesitand doar ajustari minore. Pentru a utiliza intregul potential in termeni de emisii si consum, proprietatile viitorilor combustibili pot diferi considerabil de ale celor conventionali, facand necesara adaptarea acestora la proprietatile specifice sistemelor de combustie utilizate.
Cercetatorii de la TMFB Aachen studiaza comportamentul unui motor diesel cu un singur cilindru la alimentarea cu noile tipuri de combustibili, pentru a determina potentialul fiecaruia.

Analize comparative pe un motor cu un singur cilindru
Pentru a descoperi avantajele utilizarii unui anumit tip de biocombustibili, in cadrul studiului au fost comparati trei combustibili similari combustibilului diesel si un combustibil utilizat in studiile Universitatii TMFB Aachen. Astfel, alaturi de diesel, luat drept referinta, a fost analizat in motor uleiul de seminte de rapita metil-ester (B100, biodiesel) si un combustibil GTL (gas-to-liquid). Combustibilii GTL si BTL sunt identici ca metoda de productie (sinteza Fischer-Tropsch), chiar daca metanul este utilizat ca material de baza in locul biomasei. In schimb, cel de-al treilea combustibil propus de cercetatori pentru testul comparativ, 2-metiltetrahidrofuran (2-MTHF), este produs direct din celuloza, prin etape catalitice. 2-MTHF corespunde atat necesitatilor de obtinere a unei intarzieri a aprinderii, cat si cresterii continutului de oxigen din motor.
Motorul cu un singur cilindru utilizat in teste, cu o capacitate de 0,39 l, a fost proiectat astfel incat sa ofere niveluri minime de noxe si, in acelasi timp, o eficienta foarte buna a consumului de combustibil. Rata de compresie de 15:1 a fost aleasa pentru a putea furniza o presiune de varf, in ciuda cresterii densitatii sarcinii. Sistemul de combustie atinge o putere specifica de 80 kW/ l, la o presiune maxima de 190 de bari, folosind un sistem de injectie common-rail de la Bosch, cu o presiune maxima de 2.000 de bar. Pentru a optimiza caracteristicile fluxului, a fost proiectata o duza de admisie folosita pentru umplere si o a doua, utilizata ca duza de vartej, clasica. Geometria camerei de combustie a fost proiectata cu o forma conventionala de nisa, fiind apoi optimizata, impreuna cu geometria fantei, pentru a obtine cea mai buna utilizare posibila a aerului. Reducerea compresiei folosind o presiune de injectie maxima si imbunatatirea racirii EGR duc la o emisie minima de particule, corespunzand astfel, implicit, standardului Euro 6.
Analizarea noilor tipuri de biocombustibili necesita o alegere potrivita si a materialelor din care se realizeaza componentele polimer ale combustibilului. Etansarea traditionala (de la Viton si NBR) este potrivita noilor tipuri doar cu extensii limitate, mai ales de cand biocombustibilii utilizati in mod constant au favorizat atat umflarea, cat si scurgerile in sistem. In plus, studiile au demonstrat ca materialele realizate din Teflon sunt mult mai potrivite unui uz constant.

2-MTHF, cea mai buna solutie
Studiul a relevat faptul ca noii combustibili, realizati din biomasa, prezinta un potential crescut de reducere a emisiilor locale si globale de CO². Utilizarea capacitatii de sinteza a naturii asigura disponibilitatea acestor combustibili ai viitorului de a oferi o eficienta energetica corespunzatoare. Prin utilizarea compusului 2-MTHF a fost insa posibila identificarea unui combustibil personalizat, care sa corespunda in cea mai mare parte cerintelor impuse unui produs complex. Din cauza oxigenului din combustibil, in combinatie cu o intarziere mai mare a aprinderii, emisiile de particule de noxe pot fi evitate aproape pe deplin, chiar si la ratele EGR cele mai bune. Dezavantajele ar putea fi insa zgomotele mai mari, precum si emisiile de HC si CO. Insa scopul sistemelor de combustie inovatoare, cu aprindere prin scanteie, ramane acela de a asigura aprinderea potrivita a amestecului combustibil/aer, chiar si la temperatura joasa, contribuind astfel la o oxidare completa.