Descarbonizar o aquecimento nas casas das pessoas é uma das áreas mais complicadas da transição climática. A Comissão Europeia Estratégia de Onda de Renovação destacou a gama de ações necessárias. Aqui o professor Martin Freer, diretor do Birmingham Energy Institute, discute as opções e dificuldades que governos e cidadãos enfrentam no Reino Unido para fazer essa transição, dificuldades que estão presentes em muitos outros países europeus.
Introdução
A aprovação da COP26 revela o quão desafiador será chegar ao zero líquido com muitas palavras calorosas, mas ações específicas, direcionadas e mensuráveis são difíceis de encontrar. A arte é uma transição líquida zero que cria investimentos, empregos e crescimento econômico. Talvez o desafio ainda mais complexo seja uma transição gerenciada na qual o consumidor e o eleitor se tornem participantes ativos. A descarbonização da eletricidade, até certo ponto, foi feita nos bastidores, à medida que o carvão em escala de grade é transformado em energia eólica e solar em escala de grade. Contanto que a rede não se torne instável, o consumidor não percebe uma mudança.
No entanto, outras arenas de descarbonização interferem mais diretamente no consumidor por meio de mudanças visíveis nas práticas estabelecidas. Em alguns casos, como o carro elétrico, apesar de exigir um ponto de decisão de compra, é facilitado pelo conhecimento de que a venda de veículos com motor de combustão interna deve ser encerrada, que há alguns elogios associados aos veículos elétricos e, para alguns, apenas o pequeno inconveniente de instalar um ponto de carregamento doméstico. Em outras áreas, as mudanças são mais complexas e, na ausência de políticas públicas imaginativas, parecem muito mais desafiadoras. Uma ilustração significativa disso é o aquecimento doméstico.
Aquecimento de Descarbonização
Para países com uma filosofia política não intervencionista, como o Reino Unido, a descarbonização do aquecimento foi deixada para durar. O Reino Unido tem um parque habitacional bastante miserável em termos de eficiência energética, embora melhorando. Possui 28 milhões de residências com 17 milhões (60%) abaixo da classificação C do Certificado de Desempenho Energético, em uma escala decrescente da AG. Aquecimento é responsável por um terço de todas as emissões de CO2, casas 20%. O Reino Unido depende quase exclusivamente de sistemas de aquecimento central movidos a gás com caldeiras de condensação que, muitas vezes, são instaladas de forma a não fornecerem um desempenho ideal. Isso coloca o Reino Unido perto do fundo da pilha na Europa em termos de intensidade de carbono do aquecimento doméstico.
1: Redes de aquecimento urbano.
Parece haver três opções principais quando se trata de soluções de aquecimento de baixo ou zero carbono. O modelo cívico nórdico, em países como Suécia, Dinamarca e Finlândia, levou a sistemas de aquecimento urbano bem desenvolvidos que fornecem calor gerado centralmente através de tubos que fornecem água quente ou vapor. Esses sistemas têm a capacidade de capturar o calor residual do processo industrial e o calor gerado a partir de incineradores de resíduos. O Energia Amager Bakke da usina de resíduos em Copenhague capaz de aquecer 150.000 casas é um exemplo da arte do possível. Muitas cidades do Reino Unido, sendo Birmingham um exemplo, possuem sistemas de aquecimento urbano, mas estes são principalmente limitados em conectividade com edifícios municipais. Isso destaca o desafio de desenvolvimento para sistemas de aquecimento urbano; o modelo predominante do Reino Unido precisa de um grande cliente âncora, caso contrário, o caso de negócios para desenvolver a rede não existe.
O outro desafio premente com o aquecimento urbano é que muitas vezes são movidos por motores combinados de calor e energia (CHP) que queimam gás natural. Isso significa que eles não são particularmente de baixo carbono e torná-los zero carbono não é trivial. Além disso, as fontes de calor residual às quais se conectam, por exemplo, incineradores de resíduos, também não estão isentas de emissões de carbono e, à medida que o setor de processamento de resíduos se diversifica e se desenvolve, a maneira como os resíduos são usados para produzir energia e calor evoluirá. No mínimo, será necessária a captura de carbono dos incineradores. A discussão do Reino Unido em torno do zoneamento pode ser o caminho a seguir para o desenvolvimento de futuras redes de aquecimento urbano e para superar a necessidade de um grande cliente âncora. Um nível de exigência ou incentivo para que os consumidores se conectem a um sistema de aquecimento urbano agregará a demanda, oferecendo uma proposta de investimento. A escolha do consumidor pode ser uma casualidade.
2: Hidrogênio verde
O Reino Unido também está brincando com a ideia de que o hidrogênio verde em larga escala poderia abrir a onda para a descarbonização do calor. Esta seria uma simples intervenção doméstica com uma modificação no queimador dentro da caldeira a gás e, em princípio, muitas das partes mais modernas da rede de gás estão prontas para hidrogênio. Esta solução é atraente para o governo, pois é uma reconfiguração direta de uma rede existente. E paralelamente à descarbonização da rede elétrica a mudança para o consumidor é fácil. A principal questão é o volume de hidrogênio verde necessário e o custo de sua produção. A eletrólise é a principal solução atualmente para a produção de hidrogênio verde, e a eficiência de um eletrolisador é de cerca de 70%, o que significa que cada unidade de eletricidade produz menos do que a unidade equivalente de energia térmica. O aquecimento por resistência elétrica é essencialmente 100% eficiente e, portanto, apenas em termos de energia, faria sentido usar a eletricidade que iria para um eletrolisador diretamente para um aquecedor elétrico em casa.
3: Bombas de calor
Uma terceira opção é o uso de bombas de calor movidas a eletricidade. As bombas de calor funcionam bombeando calor de um lugar para outro, por exemplo, do exterior de uma casa para o interior. Talvez surpreendentemente, eles podem até trabalhar em temperaturas muito baixas para extrair calor residual do ambiente, por exemplo, o ar, a água ou o solo. A beleza de uma bomba de calor é que ela pode ter eficiências de até 300%, ou seja, uma unidade de energia elétrica pode fornecer três unidades de energia térmica. A Noruega é um país que defendeu a instalação de bombas de calor e, de fato, a maior penetração de bombas de calor na Europa está nos países escandinavos. A maioria dos instalados na Noruega são reversíveis – eles podem tanto refrigerar quanto aquecer. Eles também são principalmente sistemas ar-ar e não dependem de um sistema de radiador 'úmido' para distribuir o calor pela casa. As bombas de calor reversíveis são o tipo de bomba de calor mais comumente instalado na Europa. O Reino Unido, por outro lado, tem principalmente sistemas de aquecimento úmido. Em outras palavras, o calor é transportado da caldeira a gás ao redor da casa para os radiadores através de tubos de água quente. Isto significa que a transformação mais simples é a instalação de uma bomba de calor de fonte de terra ou de fonte de ar ligada ao sistema de água quente.
A solução para descarbonizar o calor parece bastante óbvia; instalar bombas de calor. Então por que não está acontecendo? A resposta no Reino Unido é que é muito difícil e muito caro. As bombas de calor custam mais de 5 vezes o custo de uma caldeira a gás e, dada a baixa eficiência térmica das residências típicas (60%), a instalação precisa ser acompanhada de um grande investimento em melhorias de eficiência térmica para não deixar o proprietário no frio. Isso significa grandes intervenções na casa que podem durar vários dias e exigir mudanças significativas na aparência do edifício, por dentro e por fora. Normalmente, as pessoas substituem sua caldeira no ponto em que a anterior quebrou, uma compra de emergência e, portanto, não esperam por longas melhorias de eficiência energética doméstica para que seu sistema de aquecimento e água quente seja restaurado.
Necessidade de ação do governo
O custo e a inconveniência significam que esta não será uma transição liderada pelo consumidor e que é necessário que o governo assuma um papel proativo. O governo do Reino Unido divulgou seu Estratégia de aquecimento e construção em outubro de 2021. A recepção foi morna na melhor das hipóteses. Não há data de término obrigatória para instalação de caldeira a gás; não existe um pacote complementar de melhorias de eficiência ligadas ao aparelho de aquecimento de baixo carbono; e não há mandato para as empresas de energia instalarem uma cota de bombas de calor. Em vez disso, há financiamento suficiente para pagar 90.000 instalações de bombas de calor em um país de 28 milhões de residências e uma exigência proposta de que os fabricantes produzam aparelhos de aquecimento com baixo teor de carbono, que existe o perigo de ninguém comprar.
O sucesso dos países do Norte da Europa aponta o caminho. O investimento em infraestruturas é fundamental e é crucial garantir que os custos de instalação da bomba de calor elétrica e os custos de funcionamento sejam competitivos com o gás. O preço do gás tem sido por muito tempo uma barreira à mudança e a adição dos custos da própria política do governo do Reino Unido associados à descarbonização da eletricidade foram colocados no preço da eletricidade. É necessária uma intervenção mais forte e o momento para algumas decisões difíceis é agora.
A política de transição de baixo carbono precisa de soluções criativas que combinem realidades técnicas com caminhos de transição viáveis para consumidores e cidadãos. Os atores políticos que enfrentarem esse desafio e fugirem de velhos hábitos definirão o ritmo na próxima década. A aspiração de manter um caminho plausível para minimizar o aquecimento global depende disso.
O professor Martin Freer é diretor do Birmingham Energy Institute
Este blog é produzido por TIPC e parceiro, EIT Climate-KIC
