Índice

Em um relance

Este módulo gera uma densidade de demanda de calor e um mapa de densidade de área bruta na forma de arquivos raster. A entrada para o módulo são diferentes cenários de desenvolvimento da demanda de calor e áreas brutas de piso em níveis nacionais e divididos para cada elemento raster, bem como parâmetros definidos pelo usuário para descrever o desvio relativo aos desenvolvimentos nos cenários.

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Introdução

Para a análise dos potenciais futuros de abastecimento de calor e frio a partir de fontes de calor renováveis e excedentes, é imprescindível ter em consideração a evolução potencial do parque imobiliário da região analisada. Parte dos edifícios são renovados a fim de diminuir a demanda de energia para aquecimento ambiente, parte dos edifícios são demolidos e novos edifícios são construídos. Isso leva a mudanças na demanda de calor dos edifícios em uma região. Além disso, a evolução da população e do Produto Interno Bruto (PIB) de uma região influencia a evolução da demanda por área bruta de construção e, consequentemente, a demanda por aquecimento ambiente e geração de água quente. O objetivo do Módulo de Cálculo (CM) - Projeção da Demanda é fornecer cenários do desenvolvimento futuro das áreas brutas de piso e da demanda de calor em edifícios para uma área selecionada com base em cálculos para a UE-28 a nível nacional. Diferentes cenários, que são calculados usando o módulo Invert / EE-Lab, são divididos em hectares. Eles diferem em sua taxa de renovação térmica, ou seja, quanto da área bruta de construção é renovada proporcionalmente. O CM também oferece a oportunidade de mudar três direcionadores básicos nos cenários e gerar resultados adaptados. Esses três impulsionadores básicos são a) a redução da área bruta de construção dos edifícios existentes, b) a redução das necessidades específicas de energia nos edifícios, ec) a adição do crescimento anual da população ao crescimento inadimplente

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Entradas e saídas

Entradas

  • Selecione o cenário:

    • aqui você pode selecionar entre diferentes cenários calculados com o módulo Invert / EE-Lab para serem usados como referência de desenvolvimento para o cálculo com o módulo
  • Selecione o ano alvo:

    • aqui você pode selecionar o ano para o qual os cálculos serão realizados
  • Aumente ou diminua a redução da área bruta do piso em comparação com o cenário de referência:

    • com este parâmetro, você pode alterar o desenvolvimento da área bruta de construção de edifícios atualmente existentes em comparação com o desenvolvimento conforme projetado no cenário calculado com o modelo Invert / EE-Lab
    • você pode definir diferentes mudanças relativas para edifícios existentes construídos em diferentes períodos de construção (antes de 1977, entre 1977 e 1990, após 1990)
    • os valores a serem introduzidos possuem a unidade [%]
    • um valor de 25 significa que a redução da área bruta de piso em um período de construção definido, por exemplo, antes de 1977, entre o ano de início do cálculo e o final do tempo do cenário selecionado, é multiplicado por 0,25. Por exemplo, no cenário Invert / EE-Lab selecionado, a área bruta de construção de edifícios construídos antes de 1977 diminui de 10 milhões. m² a 6 milhões de m² entre agora e o final do período de tempo do cenário selecionado. Isso equivale a uma diminuição de 4 milhões de m². Ao escolher um valor de 25, o efeito do cenário Inverter / EE-Lab é alterado para não refletir uma diminuição de 4 Mio m² neste período de tempo, mas de apenas 1 Mio. m² (4 * 0,25). Assim, a área bruta restante de edifícios construídos antes de 1977 no final do período de tempo do cenário seria de 9 milhões. m².
  • Aumente ou diminua a redução das necessidades específicas de energia em comparação com o cenário de referência:

    • com este parâmetro, você pode alterar o desenvolvimento das necessidades de energia específicas para aquecimento ambiente e geração de água quente de edifícios atualmente existentes em comparação com o desenvolvimento conforme projetado no cenário calculado com o modelo Invert / EE-Lab
    • você pode definir diferentes mudanças relativas para edifícios existentes construídos em diferentes períodos de construção (antes de 1977, entre 1977 e 1990, após 1990)
    • os valores a serem introduzidos possuem a unidade [%]
    • um valor de 25 significa que a redução das necessidades específicas de energia em um período de construção definido, por exemplo, antes de 1977, entre o ano de início do cálculo e o final do tempo do cenário selecionado, é multiplicado por 0,25. Por exemplo, no cenário Invert / EE-Lab selecionado, a necessidade de energia específica para aquecimento ambiente e geração de água quente de edifícios construídos antes de 1977 diminui de 200 kWh / m² ano para 120 kWh / m² ano entre agora e o final do período do cenário selecionado. Isso equivale a uma redução de 80 kWh / m² ano. Ao escolher um valor de 25, o efeito do cenário Invert / EE-Lab é alterado para não refletir uma diminuição de 80 kWh / m² ano ao longo deste período de tempo, mas de apenas 20 kWh / m² ano (80 * 0,25). Assim, a necessidade de energia específica restante para aquecimento ambiente e geração de água quente de edifícios construídos antes de 1977 no final do período de tempo do cenário seria de 180 kWh / m² ano.
  • Crescimento anual da população, além do crescimento padrão:

  • O cenário subjacente fornece estimativas de crescimento populacional ao nível NUTS3. Ao comparar o crescimento populacional no nível NUTS0 e NUTS3 usando dados históricos, o crescimento populacional proporcional pode ser calculado. O parâmetro "Crescimento anual da população além do crescimento padrão" pode ser usado para influenciar essas taxas de crescimento. Em nosso modelo, o crescimento da população é diretamente proporcional ao crescimento da área, que por sua vez resulta em um aumento direto da área aquecida.

  • Método para adicionar edifícios recém-construídos ao mapa:

    • aqui você pode selecionar o método que é aplicado para adicionar edifícios recém-construídos à área bruta de piso resultante e mapas de densidade de demanda de calor
    • os três métodos diferentes são explicados a seguir:
      • Sem novos edifícios: nos mapas, apenas os edifícios que já existem no estoque de edifícios atual são refletidos e ainda são projetados para existir no final do período de simulação. Os edifícios demolidos são removidos do mapa e nenhum edifício novo é adicionado. A área bruta do piso, bem como a demanda de calor refletida nos mapas, é, portanto, notavelmente menor em comparação com os valores projetados a partir dos cálculos.
      • Substituir apenas edifícios demolidos: Nos mapas, a área bruta de construção dos edifícios não se altera em comparação com a área bruta de construção no ano de início do cálculo. Atualmente, os edifícios existentes que são projetados para serem demolidos são substituídos por edifícios recém-construídos. Caso a área bruta do piso aumente nos cenários, o aumento da área bruta não é refletido nos mapas.
      • Adicionar todos os novos edifícios: nos mapas, todos os novos edifícios são adicionados. Nos locais onde os edifícios são demolidos, estes são substituídos por novos edifícios. A área bruta adicional recém-construída devido a um aumento da área bruta geral da região é colocada em locais diferentes: parte dela adicionada no topo de edifícios existentes, parte dela é colocada entre edifícios existentes e parte dela é colocada em locais onde atualmente não existem edifícios.
    • a escolha deste método não tem efeito sobre os indicadores mostrados na seção de resultados do cálculo. Ou seja, isso só é relevante para a criação dos mapas, não para os resultados gerais dos cenários.

Saídas

  • Indicadores:

    • Suposições básicas de crescimento da população do início ao ano-alvo em um incremento de 5 anos
    • Área aquecida (piso bruto) total e per capita no ano inicial e no ano final do cálculo (devido à disponibilidade variável de conjuntos de dados diferentes para anos diferentes, a área para 2014 é mostrada aqui no valor inicial).
    • Consumo de energia estimado (final) total e por Área no ano inicial e no ano final do cálculo
    • Área estimada, consumo total de energia e consumo específico de energia por período de construção no ano inicial e no ano final do cálculo
    • Parcela de edifícios recém-construídos mostrados no mapa raster para o ano de destino
  • Gráficos:

    • Gráficos de barras sobre a área bruta aquecida e consumo de energia final por período de construção
  • Camadas:

    • Mapa de densidade de demanda de calor refletindo os desenvolvimentos calculados
    • Mapa de densidade de área bruta refletindo os desenvolvimentos calculados

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Método

Conforme escrito antes, este módulo é baseado em cálculos realizados com o módulo Invert / EE-Lab para todos os países da UE 28 (consulte www.invert.at para uma descrição do método do módulo Invert / EE-Lab). Os cenários calculados são analisados em relação ao desenvolvimento dos seguintes tipos de edifícios: edifícios residenciais e não residenciais, 3 períodos de construção e edifícios recém-construídos. Em seguida, o crescimento da população por região NUTS3 e o estoque inicial de edifícios (em termos de área bruta aquecida e necessidades de energia por período de construção e tipo de edifício) por região NUTS 3 são avaliados. Com base nesta avaliação, os resultados dos cenários calculados são transferidos para a respetiva região NUTS3. Os resultados NUTS3 são então distribuídos para os diferentes elementos de hectares de acordo com o método desenvolvido em Müller et al 2019 ( REFERÊNCIA ).

Cenários fornecidos

O módulo oferece 4 cenários diferentes, que variam em suas taxas de renovação. Através de uma seleção, 0,5%, 1%, 2% ou 3% da área bruta total é renovada anualmente. É de notar que a necessidade de aquecimento economizada não é diretamente proporcional a um aumento na taxa de renovação, uma vez que são permitidas diferentes renovações efetivas. Com uma pequena taxa de renovação, principalmente edifícios são renovados, onde medidas favoráveis podem alcançar grandes economias. Com uma taxa de renovação elevada, os edifícios com uma qualidade térmica superior também estão a ser cada vez mais renovados e a sua energia de aquecimento economizada é inferior em comparação. O cenário básico por trás dos diferentes cenários é o cenário de referência, que é descrito na próxima parte.

"referência": as políticas de eficiência atuais permanecem em vigor e são efetivamente implementadas. Presumimos que, em geral, os proprietários e profissionais de construção cumprem os instrumentos regulatórios, como códigos de construção. Continuam a existir diferenças nacionais na intensidade da política. Portanto, a intensidade da política indica qualitativamente a amplitude da ambição da política em diferentes países. A combinação de políticas de eficiência energética corresponde aos pacotes atuais em vigor, que na maioria dos países é uma mistura de abordagens regulatórias (códigos de construção, definições de edifícios com energia quase nula (nZEB), obrigação RES-H), apoio econômico (subsídios para reforma de edifícios) e tributação da energia. As principais fontes das políticas implementadas são a base de dados Mure (www.measures-odyssee-mure.eu/) e os projetos ENTRANZE (www.entranze.eu/) e Zebra2020 (www.zebra2020.eu/). Embora o cenário não considere uma forte melhoria tecnológica nem obrigações vinculantes de eficiência energética, existem políticas ambiciosas para promover a energia renovável. Isso foi implementado com base em cotas obrigatórias de energia renovável no nível de cada edifício.

Preços da energia: os preços da energia aumentam moderadamente de acordo com o cenário de referência da UE de 2016 (https://ec.europa.eu/energy/en/data-analysis/energy-modelling).

Desenvolvimento de tecnologia: O aprendizado tecnológico presumido é muito baixo e os custos para tecnologias de aquecimento / resfriamento eficientes e renováveis diminuem apenas ligeiramente.

Visão geral qualitativa das premissas da política:

  • Intensidade da política para RES-H: alta
  • Intensidade da política para eficiência de edifícios: baixa
  • Intensidade da política para aquecimento urbano: média
  • Preços de energia: baixos
  • Desenvolvimento de tecnologia: baixo

Resultados: A demanda total de energia final para aquecimento ambiente, água quente, resfriamento e demanda de energia auxiliar na UE-28 chega a aproximadamente 3.850 TWh para todas as taxas de renovação em 2015 e diminui para 2.800TWh para 2.250 TWh em 2050, dependendo da taxa de renovação.

EU-28:

Figura: Demanda de energia final na UE-28 de 2015 a 2050 para diferentes taxas de renovação

Os seis gráficos a seguir descrevem o desenvolvimento da demanda de energia final para aquecimento, resfriamento e preparação de água quente sanitária para cada estado membro da UE.

DE, FR, GB, IT e PL:

Figura: Demanda de energia final em DE, FR, GB, IT e PL para 2015 e 2050 com diferentes taxas de renovação

Figura: Parcela da demanda de energia final em 2050 para DE, FR, GB, IT e PL em relação a 2015

NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK e GK:

Figura: Demanda de energia final em NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK e GK para 2015 e 2050 com diferentes taxas de renovação

Figura: Parcela da demanda de energia final em 2050 para NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK e GK em relação a 2015

SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY e MT:

Figura: Demanda de energia final em SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY e MT para 2015 e 2050 com diferentes taxas de renovação

Figura: Parcela da demanda de energia final em 2050 para SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY e MT em relação a 2015

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Repositório GitHub deste módulo de cálculo

Aqui você obtém o desenvolvimento de ponta para este módulo de cálculo.

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Execução de amostra

Aqui, o módulo de cálculo é executado para o estudo de caso de Viena, Áustria. Primeiro, use a barra "Go To Place" para navegar até Viena e selecionar a cidade. Clique no botão "Camadas" para abrir a janela "Camadas" e clique na guia "MÓDULO DE CÁLCULO". Na lista de módulos de cálculo, selecione "CM - Projeção de demanda".

Execução de teste: valores de entrada padrão

Os valores de entrada padrão geram um mapa de densidade de demanda de calor para 2017. Esses valores devem ser considerados apenas como ponto de partida. Pode ser necessário definir valores abaixo ou acima dos valores padrão, considerando considerações locais adicionais. O cenário usado também tem um forte efeito sobre a produção. Portanto, o usuário deve adaptar esses valores para encontrar a melhor combinação de entradas para seu estudo de caso.

Para executar o módulo de cálculo, siga as próximas etapas:

  • Atribua um nome à sessão de execução (opcional) e defina os parâmetros de entrada (aqui, os valores padrão foram usados) e pressione “RUN CM” no final da entrada CM.
  • Espere até que o processo termine.
  • Você pode ver imediatamente que o mapa de densidade de calor foi adicionado ao mapa. Como saída, os indicadores são mostrados na janela "RESULTADOS" e no mapa o novo mapa de densidade de calor e área bruta de piso são mostrados.

Figura: Projeção de demanda após execução com parâmetro padrão

  • Além disso, também são gerados dois diagramas. O primeiro mostra a área bruta aquecida para diferentes períodos de construção. O segundo diagrama ilustra o consumo de energia para aquecimento e água quente sanitária também dividido em diferentes períodos de construção.

Figura: projeção de demanda após execução com um parâmetro padrão, alternando para gráficos

  • Depois de executar o cálculo e fechar o módulo de cálculo, duas novas camadas podem ser encontradas na parte inferior da lista de camadas. Por um lado, o novo mapa de densidade de aquecimento e, por outro, o novo mapa de área bruta. Se você quiser salvá-los e usá-los em outros cálculos, deverá baixá-los e carregá-los novamente.

Figura: projeção de demanda após execução com um parâmetro padrão, alternando para camadas de resultado

Conforme mencionado antes, pode ser necessário ajustar os parâmetros de entrada para a própria situação dos dados ou para verificar as sensibilidades.

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Como citar

Andreas Müller e Marcus Hummel, em Hotmaps-Wiki, CM-Demand-projection (outubro de 2019)

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Autores e revisores

Esta página foi escrita por Andreas Müller, Marcus Hummel, Giulia Conforto e David Schmidinger ( e-think ).

☑ Esta página foi revisada por Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

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Licença

Copyright © 2016-2020: Andreas Müller e Marcus Hummel

Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional

Este trabalho está licenciado sob uma Licença Internacional Creative Commons CC BY 4.0.

SPDX-License-Identifier: CC-BY-4.0

License-Text: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

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Reconhecimento

Gostaríamos de transmitir o nosso mais profundo agradecimento ao Projeto Hotmaps Horizonte 2020 (Contrato de Subvenção n.º 723677), que proporcionou o financiamento para a realização da presente investigação.

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