Nesta parte de Vancouver, uma tecnologia inovadora está a aproveitar o calor das águas residuais e a utilizá-lo como fonte de energia renovável para aquecer as casas.
uando nevascas ocasionais cobrem as ruas de Vancouver no meio do inverno, a camada branca pode rapidamente ser pontuada por aberturas fumegantes onde já derreteu. Os furos de acesso aos ralos subterrâneos são causados pelo calor que flui pelos esgotos da cidade, aquecendo as calçadas.
“Há calor suficiente no sistema de esgotos para aquecer literalmente os bairros”, comenta Derek Pope, gestor de energia de bairros da cidade de Vancouver, no Canadá. “É isso que temos feito aqui em False Creek desde 2010”.
Os residentes de False Creek, um bairro recentemente remodelado de Vancouver, na costa oeste do Canadá, obtêm a sua energia a partir de uma fonte renovável bastante invulgar – as águas residuais dos seus esgotos. Cada vez mais, os municípios de todo o mundo aproveitam esta forma subterrânea de excesso de calor à medida que descarbonizam as suas redes energéticas.
Os residentes dos 6.210 apartamentos no bairro de False Creek obtêm o seu aquecimento a partir de fontes de energia renováveis, sendo o aquecimento dos esgotos o maior contribuinte.
Tudo o que desce pelos nossos esgotos acaba como água de esgoto – desde o que descarregamos na sanita até ao que sai das nossas banheiras e máquinas de lavar. Ele flui pelo cano, acabando eventualmente em uma estação de tratamento de águas residuais, onde é limpo e tratado química, biológica e mecanicamente, pronto para ser recirculado de volta para nossas casas mais uma vez. Mas o calor gerado pela máquina de lavar louça ou por um banho longo e quente geralmente é esquecido quando desce pelo ralo, explica Pope. Em vez disso, ele segue para o subsolo e direto para os sistemas de esgoto – escapando pelas aberturas e derretendo na neve do inverno.
Dentro das instalações de False Creek, a tecnologia de bomba de calor é usada para aquecer água limpa e fresca em um circuito separado das águas residuais (Crédito: Cidade de Vancouver)
O calor na água é relativamente fácil de aproveitar uma vez no sistema de esgoto porque está contido – e não, qualquer calor recuperado não terá cheiro. Em comparação, o calor do ar escapa rapidamente pelas janelas, portas e telhados. Além disso, há muitas águas residuais quentes para trabalhar. Em 2020, especialistas da London South Bank University estimaram que a energia proveniente dos 16 mil milhões de litros diários de águas residuais do Reino Unido poderia, em teoria, fornecer mais de 20TWh de energia térmica anualmente – o suficiente para fornecer aquecimento ambiente e água quente a 1,6 milhões de casas. Nos EUA, os americanos descarregam anualmente cerca de 350 TWh de energia – o equivalente ao aquecimento de 30 milhões de casas por ano.
“Há calor suficiente no sistema de esgoto para literalmente aquecer os bairros – Derek Pope”
Escondido sob uma ponte de Vancouver, um centro de energia fica no topo da estação de bombeamento de esgoto existente para que o calor possa ser capturado antes que o esgoto chegue à estação de tratamento. As bombas de calor resfriam o esgoto quente com temperatura em torno de 20°C (68°F) e concentram esse calor para produzir água escaldante que pode chegar a 80°C (176°F), explica Pope. “O que é realmente emocionante é que o nosso sistema de recuperação de calor funciona com eficiências superiores a 300%, por isso, para cada unidade de eletricidade que colocamos para fazer funcionar a bomba de calor, obtemos mais de três unidades de energia térmica ou calor.” Os esgotos também são consistentemente quentes, pelo que as bombas de calor continuam a funcionar de forma eficiente, mesmo nos dias frios de inverno, quando a procura de calor é mais elevada – proporcionando uma fonte constante de energia renovável.
Na UE, os edifícios são responsáveis por 40% do consumo de energia. O aquecimento, o arrefecimento e a água quente sanitária representam 80% da energia que nós, como cidadãos, consumimos. Em Vancouver, explica Pope, os edifícios são responsáveis por mais de 50% das emissões de gases com efeito de estufa da cidade, porque a principal forma pela qual a cidade aquece os seus edifícios e produz água quente é através da combustão de gás natural. “Portanto, utilizar o calor residual é uma das ferramentas em nosso conjunto de ferramentas para fazer a transição para longe disso”, diz ele. “Esta é uma plataforma realmente boa para reduzir as emissões em escala de bairro, especialmente em áreas com populações densas.”
Aproveitar o calor do esgoto é uma “oportunidade perdida”, segundo Semida Silveira, professora de engenharia de sistemas na Universidade Cornell, nos EUA. “Há muito calor no mundo que simplesmente jogamos fora. Hoje temos muita ineficiência energética”, explica Silveira, ressaltando que a eficiência energética poderia resolver metade das metas de redução de carbono nos EUA.
A eficiência energética é negligenciada porque é invisível, acrescenta Silveira. No entanto, a Agência Internacional de Energia, a autoridade mundial para o sector energético, refere-se à eficiência energética como “o primeiro combustível” – uma forma simples e económica de reduzir a procura e reforçar a segurança energética. O excesso de calor é a maior fonte de energia inexplorada do mundo, de acordo com um relatório de 2023 publicado pela empresa global de engenharia Danfoss . O relatório destaca como o calor excedentário produzido na UE – o calor libertado pelas redes de transporte, fábricas, centros de dados, sistemas de esgotos, etc. – poderia fornecer calor para quase toda a região, se fosse aproveitado de forma eficaz.
O calor retido no sistema de esgoto poderia ser facilmente contido e aproveitado para aquecer edifícios de forma limpa – e não precisa ter cheiro (Crédito: Getty Images)
O excesso de calor no sistema de esgoto está sendo capturado e reaproveitado com sucesso em algumas cidades e comunidades, como False Creek.
Depois que o calor que passa pelas tubulações de esgoto de False Creek é recuperado por bombas de calor, uma rede de tubulações de 8,3 km de extensão, conhecida como rede térmica, distribui o calor de volta aos 44 edifícios do distrito. “Em cada edifício, os trocadores de calor transferem o calor do sistema de água em circuito fechado para o sistema de aquecimento dos edifícios e para as tubulações de água quente doméstica, e então a água fria recircula de volta para a usina de energia”, explica Pope.
No sistema de recuperação de calor de esgoto de False Creek, a construção está em andamento para expansão. A capacidade da bomba de calor está a ser triplicada de 3 megawatts (MW) para mais de 9 MW . “Este é um grande marco para a empresa de serviços públicos”, diz Pope, que notou “uma explosão” dos sistemas energéticos distritais em toda a região da Grande Vancouver, com muitos a utilizarem ou a planearem utilizar o calor dos esgotos como fonte primária de energia, em oposição aos combustíveis fósseis. como o gás natural.
Como parte do plano de ação de emergência climática de Vancouver , a False Creek Neighborhood Energy Utility, que pertence e é operada pela cidade, está desenvolvendo um roteiro para que as fontes de calor sejam totalmente renováveis até 2030. Até então, Pope prevê que a maioria dos sistemas usará uma combinação de calor residual, armazenamento térmico e outras energias renováveis para cumprir as metas de descarbonização.
A questão é: quem vai pagar por isso? – Semida Silveira
O maior desafio é a falta de um planeamento urbano integrado e com visão de futuro, argumenta Pope: “Precisamos de começar a ver o calor residual como um recurso e encontrar formas de incorporar isso no nosso planeamento urbano”. Embora reconheça que há algum custo de capital inicial, Pope explica que a unidade de energia do bairro em False Creek está preparada para recuperar as suas despesas; os residentes pagam taxas de serviços públicos e o custo da energia com baixo teor de carbono é relativamente baixo, além da recente expansão ter sido parcialmente financiada por uma subvenção que apoia projetos de redução das emissões de gases com efeito de estufa. Em seguida, ele deseja que mais governos municipais dêem esse passo para a implementação.
Investir em infraestruturas que utilizem esta forma de excesso de calor como recurso faz sentido financeiramente porque o tratamento de águas residuais é um processo que consome muita energia. As estações de tratamento de água consomem cerca de 30-40% das contas municipais de electricidade, de acordo com um relatório de 2017 do Congressional Research Service, um instituto de investigação de políticas públicas sediado nos EUA. Ao aproveitar o calor dos esgotos, as estações de tratamento de águas residuais poderiam tornar-se produtoras de energia em vez de consumidoras de energia. Na cidade dinamarquesa de Aarhus, a estação de tratamento de águas residuais de Marselisborg produz mais energia do que necessita para tratar e distribuir água às 200.000 pessoas que serve, recuperando o calor residual e processando lamas residuais para produzir biogás. O potencial de excesso de calor proveniente de estações de tratamento de águas residuais na Dinamarca, um país de 5,8 milhões de habitantes, corresponde a 600-700 MW, de acordo com a Associação Dinamarquesa de Águas e Águas Residuais . Isso equivale a duas centrais eléctricas bastante grandes, o que significa um potencial para aquecer cerca de 20% de todas as famílias com calor neutro em carbono proveniente de esgotos.
O calor que escapa no esgoto é suficiente para fornecer uma parcela substancial do aquecimento dos nossos edifícios (Crédito: Getty Images)
A mudança, acredita Silveira, está no horizonte. “Os urbanistas sempre pensaram no uso do solo, nos transportes, nas funcionalidades, mas hoje muitos municípios pensam também em termos de energia”, afirma. Mas uma política bem concebida é crucial. Silveira diz que a questão chave para os municípios é se devem captar o calor da água de esgoto a nível local (capturando água quente de chuveiros em edifícios, por exemplo) ou a um nível mais centralizado (uma vez que a água de esgoto chega à estação de tratamento). Embora os proprietários possam querer recuperar o excesso de calor dentro dos edifícios diretamente para reduzir as suas contas de energia, as estações de tratamento de água podem preferir que mais calor chegue até eles através do esgoto quente, para que não tenham que comprar calor extra. A tecnologia existe para os proprietários capturarem o excesso de calor – por exemplo, o vapor de um banho quente – que pode ser canalizado de volta para o sistema de aquecimento da própria casa. No entanto, é caro, “Se você quiser resolver o problema, terá que fazer um investimento, então a questão é: quem vai pagar por isso?” pergunta Silveira.
Na Suécia, um país frio com elevadas exigências de calor, sistemas de aquecimento urbano como o de False Creek são comuns. Em áreas densamente povoadas, são “uma forma fantástica de distribuir calor residual” de uma variedade de fontes, incluindo esgotos, diz Silveira, que tem estudado o sistema de recuperação de calor de águas residuais em Estocolmo , que fornece calor a cerca de 800.000 residentes. “O sistema de Estocolmo é totalmente subterrâneo , não se vê nem se ouve nada, não há cheiro”, explica ela.
Tal como em Aarhus, a recuperação de calor dos esgotos de Estocolmo produz biogás a partir de lamas digeridas. Esse biogás é utilizado como combustível para ônibus pela rede de transporte público da cidade. “Podemos fazer muito para melhorar a circularidade de uma cidade se tivermos estas soluções centralizadas”, afirma Silveira, que sublinha que o sistema pioneiro de tributação do carbono da Suécia também foi “instrumental” porque forneceu o incentivo para o setor do aquecimento utilizar calor residual e afastar-se dos combustíveis fósseis.
Portanto, o aproveitamento bem-sucedido do excedente de calor do esgoto não depende apenas da tecnologia, como explica Silveira. Tem que haver adesão a nível governamental. “A organização política e as regulamentações influenciam a direção que os tomadores de decisão escolhem seguir, e a vontade política depende do que eles consideram possível.” Ela explica que na Suécia, soluções centralizadas como o aquecimento urbano funcionaram bem porque os municípios têm o poder de tomar este tipo de decisões a longo prazo.
Mas mesmo em países como o Reino Unido, onde os conselhos locais não têm tanta influência, ou onde as áreas urbanas ainda não estão preparadas para aquecimento urbano, o calor dos esgotos ainda pode ser reaproveitado e utilizado para operar estações de tratamento de água e fornecer água limpa e saneamento. “Se as estações de tratamento de água puderem usar essa energia internamente, isso será algo importante que a maioria das cidades poderá fazer”, diz Silveira. Já estão em curso projetos de recuperação de calor de águas residuais em todo o mundo, incluindo em Kingston-upon-Thames , em Londres , em Oslo, na Noruega , e em Pequim, na China .
De volta a False Creek, há benefícios tangíveis para os residentes. Bombas de calor e equipamentos de caldeira barulhentos operam dentro do centro de energia, de modo que os telhados de edifícios residenciais que de outra forma teriam sido o lar de infraestruturas de aquecimento estão sendo reaproveitados como jardins comunitários e telhados verdes. A manutenção é centralizada, realizada por profissionais e paga pela unidade de energia do bairro – além de os clientes estarem protegidos da volatilidade dos preços dos combustíveis, diz Pope. “Ao conectar-se a um sistema que opera com eficiência muito alta, você fica protegido das oscilações de preços do gás ou da eletricidade.”
Pope espera que False Creek inspire outros municípios a descarbonizar as suas redes térmicas. “As reduções de emissões locais que estamos a perceber são excelentes, mas onde podemos realmente amplificar o efeito do que a cidade está a fazer é partilhando o que funcionou e o que não funcionou, e depois ajudar outros a fazer investimentos confiantes em energia de baixo carbono.”
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Correção: Esta história afirmava originalmente que False Creek era um subúrbio de Vancouver, o que é incorreto. Também foi esclarecido que a queda de neve no inverno em Vancouver acontece apenas ocasionalmente, onde o artigo original sugeria que era mais comum.
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