Fără furnizor de energie electrică sau gaze naturale și fără combustibili fosili, sistemul inovativ dezvoltat de Universitatea Politehnică București poate încălzi un spațiu de 400 mp.

România se pregătește pentru o iarnă grea, cu prețuri mari la gaze, astfel că energia din surse regenerabile pare să fie una dintre puținele opțiuni viabile pentru încălzirea locuințelor și a clădirilor publice. Un proiect al Universității Politehnica din București (UPB) arată cum energia solară și geotermală pot fi folosite împreună pentru a reduce costurile și emisiile de gaze cu efect de seră, relatează adevarul.

Cercetătorii au îmbunătățit sistemul de încălzire într-una dintre clădirile Facultății de Energetică, Laboratorul de Surse Regenerabile de Energie, care folosește acum în proporție de 100% energie regenerabilă.

Până recent, clădirea a fost încălzită cu ajutorul unei centrale locale pe gaz. Deoarece se află la un capăt al rețelei centralizate de alimentare cu căldură a universității, temperatura agentului termic care ajungea în clădire era prea scăzută pentru a asigura condițiile de confort.

Echipa de cercetători condusă de prodecanul conf. dr. ing. Constantin Ionescu a arătat că un sistem de încălzire hibrid, bazat pe energie geotermală și solară, poate crește confortul cadrelor didactice și al studenților care își desfășoară activitatea în clădire. Soluția dezvoltată de inginerii de la Facultatea de Energetică din cadrul UPB include panouri fotovoltaice, panouri hibride fotovoltaic-termic și pompe de căldură geotermale. Oamenii de știință spun că ea poate fi replicată cu ușurință oriunde.

Munca cercetătorilor români este parte dintr-un proiect mai mare, WEDISTRICT, finanțat de Uniunea Europeană prin programul Horizon 2020. În afară de București, se mai fac studii pe tema încălzirii și răcirii districtuale din resurse regenerabile și în Córdoba (Spania) și Luleå (Suedia).

„WEDISTRIC s-a născut din dorința noastră de a arăta cum pot fi înlocuiți combustibilii fosili prin integrarea optimă a diferitelor surse de energie regenerabilă atât în sistemele de încălzire zonală existente, cât și în cele noi”, spune conf. Ionescu.

Încălzirea locuințelor consumă aproximativ 30% din totalul energiei de care are nevoie România, potrivit Eurostat, pentru că multe clădiri publice, case și blocuri au fost construite înainte de căderea comunismului și nu au mai fost îmbunătățite, astfel că nu sunt eficiente energetic.

Implementate la scară largă, proiecte precum WEDISTRICT ar contribui la diminuarea facturilor la energie și la protejarea planetei. Ele ar ajuta Uniunea Europeană să-și îndeplinească planul de a reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu 55% până în 2030, față de nivelul din 1990, și ar contribui la realizarea obiectivului de a deveni o comunitate neutră din punctul de vedere al impactului asupra climei până în 2050.

Cum funcționează

Laboratorul de Surse Regenerabile de Energie are o suprafață totală de 400 de metri pătrați. Cercetătorii spun că a fost locul perfect pentru a testa cum ar putea fi integrate sursele de energie regenerabilă într-o rețea zonală de încălzire existentă.

Proiectul are mai multe componente. În primul rând, cercetătorii au montant pe acoperișul clădirii panouri fotovoltaice pentru a capta energia solară și a o transforma în electricitate. Electricitatea este apoi folosită pentru a alimenta sistemul de pompe de căldură care încălzește clădirea. Pompele utilizează o rețea subterană de țevi prin care circulă un fluid de lucru, care absoarbe căldura din sol și o transferă către clădire.

Ideea de a folosi în tandem panouri solare și energie geotermală face ca încălzirea și răcirea laboratorului să poată fi realizată doar pe bază de energie regenerabilă.

Cercetătorii și-au dorit ca proiectul lor să poată fi replicat oriunde cu ușurință, inclusiv la un bloc dintr-un sector al Bucureștiului. Din acest motiv au gândit un sistem mixt și au ales tipuri diferite de produse pentru fiecare tehnologie folosită.

„De exemplu, am folosit trei tipuri de panouri solare, trei tipuri de invertoare”, spune prof. dr. ing. Mihai Vasile Sănduleac. „Am vrut să creăm soluții care pot fi integrate, care sunt apropiate de realitate.”

Întregul proiect este monitorizat și controlat printr-un sistem SCADA-EMS dezvoltat de echipa Universității Politehnica din București, o aplicație software pentru procese industriale care le permite cercetătorilor să vadă toți parametrii necesari în timp real. Sistemul poate lua decizii automat și, de asemenea, îi ajută pe cercetători să colecteze o cantitate mare de date ce pot fi analizate ulterior. Mai mult, aplicația va fi pusă la dispoziție gratuit tuturor și va putea fi utilizată și modificată de oricine își dorește acest lucru.

„Aplicația SCADA este open-source și cross-platform – poate rula pe Microsoft Windows, Linux și macOS”, spune prof. Sănduleac.

Acum că cea mai mare parte a proiectului este gata, cercetătorii se gândesc la pasul următor. „Proiectul e un exemplu de bune practici și dacă îl putem replica la trei sau patru clădiri din cadrul universității, atunci vom produce mai multă energie verde”, spune prof. dr. ing. Roxana Pătrașcu.

Ea și colegii ei speră ca soluția să fie adoptată nu doar în campus, ci și de sectorul public sau de locatarii blocurilor insuficient încălzite pe parcursul iernii.

”Proiectul poate fi implementat ușor în sectorul rezidențial”, spune prof. dr. ing. Cosmin Mărculescu. „S-a făcut dovada că o astfel de instalație poate fi utilizată cu succes în locații care au cerințe de funcționare complexe.”

Cum pot fi făcute clădirile eficiente energetic

Deocamdată, puține clădiri din România sunt eficiente energetic, pentru că peste 90% dintre casele și blocurile din țară au fost construite înainte de 1989, când eficiența energetică nu era luată în serios. Conform unui raport al think tank-ului independent EPG, una din șapte familii din România se confruntă cu probleme grave ale spațiului locativ, de exemplu pereți, podele și ferestre de calitate slabă.

„Pentru a atinge țintele de eficiență energetică stabilite prin documentele de strategie națională și europeană, fondul locativ al României are nevoie de creșterea performanței energetice”, potrivit raportului EPG.

Dar, deși există fonduri europene pentru creșterea eficienței clădirilor, până acum progresul a fost lent. În fiecare an, doar unu până la trei procente din clădirile rezidențiale au fost eficientizate prin metode uzuale, care pot reduce consumul de energie cu până la 60%. Iar proiectele mai complexe, care au ca scop depășirea pragului de 60%, sunt aproape inexistente.

Cercetătorii de la Universitatea Politehnica din București speră însă să îi inspire și pe alții să parieze pe energia verde. Panourile fotovoltaice și pompele de căldură pe care le-au instalat în Laboratorul de Surse Regenerabile de Energie ar putea reduce emisiile de CO2 ale universității cu aproximativ 32 de tone pe an.