Como os edifícios consomem 75% da eletricidade nos EUA, eles oferecem um grande potencial para economizar energia e reduzir as demandas de nossa rede elétrica em rápida mudança. Mas quanto, onde e por meio de quais estratégias uma melhor gestão do uso de energia do edifício pode realmente impactar o sistema elétrico?
Um novo estudo abrangente liderado por pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) responde a essas perguntas, quantificando o que pode ser feito para tornar os edifícios mais eficientes em termos energéticos e flexíveis em detalhes granulares por hora (incluindo hora do dia e ano ) e espaço (observando regiões nos EUA). A equipe de pesquisa, que também incluiu cientistas do National Renewable Energy Laboratory (NREL), descobriu que maximizar a implantação de tecnologias de gerenciamento de demanda de edifícios poderia evitar a necessidade de até um terço da geração de energia a carvão ou gás e significaria que pelo menos metade de todas as usinas de energia que devem entrar em operação entre agora e 2050 não precisariam ser construídas.

Suas descobertas foram publicadas recentemente na revista Joule .

"Uma das principais razões pelas quais não ouvimos mais sobre o papel de nossos edifícios como um recurso significativo para a transição de energia limpa é porque tem sido um desafio quantificar esse recurso em grande escala - e sem números concretos em escala, é difícil para formuladores de políticas ou operadores de rede para planejar em torno disso", disse o pesquisador do Berkeley Lab Jared Langevin, principal autor do estudo. “Nossa crença geral aqui era que produzir esses tipos de estimativas que tornam o papel dessas tecnologias de construção do lado da demanda mais concreto ajudará a garantir que façamos mais para incentivar a implantação dessas tecnologias juntamente com a implantação de geração renovável e baterias”.

"Estamos empolgados em colaborar com o Berkeley Lab nessas descobertas de pesquisa, que enfatizam o impacto dos edifícios de nossa nação para alcançar um sistema de energia descarbonizado", disse Achilles Karagiozis, diretor do Centro de Ciências e Tecnologias de Construção do NREL.

O chamado lado da demanda de eletricidade é a eletricidade que é usada em residências e locais de trabalho, como ar-condicionado, aquecimento de água e alimentação de luzes e eletrodomésticos. Os pesquisadores abordaram esse uso de eletricidade de edifícios como um recurso da rede; ao aumentar a eficiência e flexibilidade do uso de eletricidade dos edifícios, como operar equipamentos de maior desempenho e mudar o horário de seu uso, eles descobriram que esse recurso é substancial, evitando até 742 terawatts-hora (TWh) de uso de eletricidade e 181 gigawatts (GW) de pico diário de carga líquida em 2030, aumentando para 800 TWh e 208 GW em 2050. (O consumo total de eletricidade dos EUA em 2020 foi de cerca de 3.800 TWh.)

Os pesquisadores descobriram que as medidas mais impactantes para edifícios residenciais foram o pré-condicionamento (onde as casas são pré-resfriadas para reduzir o uso de ar condicionado nos horários de pico) e o uso de aquecedores de água com bomba de calor; para edifícios comerciais, o gerenciamento de carga de plugue, em que o software é usado para gerenciar o uso de eletricidade de computadores e outros dispositivos eletrônicos em um edifício, foi o mais impactante.

"Nossas estimativas iniciais sugerem dezenas de bilhões de dólares em potencial de economia anual de custos para operadoras de rede - sem mencionar a economia potencial de custos de energia para famílias e empresas", disse Karagiozis. “Os edifícios também são uma fonte significativa de flexibilidade para os operadores de rede, principalmente na redução da demanda de eletricidade durante os períodos em que normalmente estaria no pico, como durante os dias muito quentes de verão, quando a maioria dos aparelhos de ar condicionado está funcionando”.

Ao reduzir esse pico de demanda, Langevin disse que as concessionárias podem ter menor necessidade de tecnologias de bateria à medida que implantam mais energia renovável. “De fato, o recurso flexível que encontramos é comparável às projeções de ponta das necessidades de implantação de baterias sob maior implantação de energia renovável”, disse ele.

As regiões onde os edifícios provaram oferecer o maior recurso de rede foram no Texas e no Sudeste dos EUA, bem como nas regiões dos Grandes Lagos e do Meio-Atlântico. "São áreas com alta população, fortes necessidades de condicionamento de espaço e muitos equipamentos elétricos já instalados", disse Langevin. "Esta informação em escala regional é realmente importante para o desenvolvimento de políticas tangíveis para a realização do recurso que estamos relatando."

Estratégias para capturar o potencial recurso de rede de construção que o estudo identifica já estão em desenvolvimento. Recentemente, por exemplo, o DOE lançou um National Roadmap for Grid-Interactive Efficient Buildings, que se baseia nos resultados do estudo e fornece recomendações concretas sobre como triplicar a eficiência e a flexibilidade do setor de edifícios até 2030.

“Esforços contínuos nesse sentido serão críticos para estabelecer um papel fundamental para o setor de construção na evolução futura do sistema elétrico dos EUA”, disse Langevin. “Nossas descobertas são animadoras, mas agora precisamos encontrar maneiras de colocar rapidamente esse recurso em prática”.