Como manter-se fresco

Quente, quente, ardente

Desde o início dos tempos, os seres humanos têm tentado proteger-se de condições climatéricas extremas, tanto quentes como frias. Não demorou muito tempo até encontrarmos soluções para nos aquecermos corretamente, embora a eficiência continue a ser um problema, mas o arrefecimento continua a ser um problema difícil de resolver. E não está a melhorar tão cedo.

O aquecimento global está a aumentar o número de fenómenos de calor extremo em todo o mundo. Embora o planeta esteja atualmente apenas 1 grau mais quente do que estava antes da revolução industrial, esta pequena mudança leva a grandes variações no número e na gravidade das ondas de calor. As mega-ondas de calor, que eram consideradas eventos "de 50 em 50 anos", tornaram-se 4,8 vezes mais prováveis do que há 150 anos.

É claro que, como ainda não atingimos emissões líquidas nulas, esta situação continuará a agravar-se nas próximas décadas. Se e quando atingirmos os 2 graus, as ondas de calor extremas tornar-se-ão 13,9 vezes mais prováveis. Este número atinge os 39,2 se chegarmos aos 4 graus em 2100. De um modo geral, cada vez mais dias ao longo do ano serão considerados mortalmente quentes. As regiões tropicais poderão registar mais de 200 dias mortíferos (dias com um índice de calor superior a 41 graus) até 2100, de acordo com os pressupostos de emissões elevadas.

500 000 pessoas morrem todos os anos devido ao calor excessivo

Estes dias são extremamente prejudiciais para os seres humanos. O nosso corpo não consegue funcionar corretamente a uma temperatura superior a algumas décimas de grau à sua temperatura habitual, pelo que desenvolveu uma série de mecanismos de arrefecimento. No entanto, em caso de calor extremo, estes mecanismos podem falhar. A transpiração, por exemplo, só funciona quando a temperatura e a humidade são suficientemente baixas. A exposição ao calor extremo provoca desidratação, cãibras de calor e até golpes de calor quando o corpo atinge uma temperatura interna superior a 40 graus Celsius.

Globalmente, cerca de 500 000 pessoas morrem todos os anos devido ao calor excessivo. Na Europa, as taxas de mortalidade por calor aumentaram 30% nas últimas duas décadas. Ainda no passado mês de junho, investigadores do Imperial College de Londres estimaram que o aumento de 1,4° na temperatura fez triplicar o número de mortes e foi responsável por 1500 mortes na Europa. O calor é mortal. O calor é mortal.

Como é que nos arrefecemos

Para nos protegermos do calor extremo, por enquanto só temos duas soluções. Ficar dentro de casa (num edifício bem isolado, seguindo algumas dicas para manter o calor afastado) e o arrefecimento convencional, também conhecido como arrefecimento por compressão de vapor.

Arrefecimento por compressão de vapor

A refrigeração por compressão de vapor utiliza a pressão e um fluido especial chamado refrigerante para arrefecer diferentes espaços. O fluido frigorigéneo tem propriedades raras, nomeadamente a sua capacidade de vaporizar facilmente, mas praticamente qualquer líquido pode ser utilizado em sistemas ligeiramente mais complexos. O fluido frigorigéneo funciona num ciclo, absorvendo o calor das "coisas frias" (interiores) e dispersando-o nas "coisas quentes" (exteriores). Este ciclo tem 4 etapas principais:

• Primeiro, o fluido frigorigéneo é comprimido até se tornar um gás de alta pressão, o que o torna muito quente. Esta é a fase em que a energia é injectada no ciclo a partir da máquina.

• O refrigerante está agora mais quente do que o ar exterior. Ambos são postos em contacto e o calor viaja naturalmente do refrigerante para o exterior.

• Depois de perder algum do seu calor, mas mantendo a sua pressão, o refrigerante pode expandir-se, perdendo assim a sua pressão e a sua temperatura. No entanto, uma vez que cedeu algum do seu calor ao exterior, o regresso à sua pressão inicial deixa-o muito mais frio do que estava antes.

• O refrigerante frio é posto em contacto com o interior, onde recebe naturalmente calor até voltar ao seu estado inicial.

• Tendo completado com sucesso o ciclo, o fluido frigorigéneo captou energia do interior e libertou-a no exterior.

Parede com várias unidades de AC

O problema, claro, é que a eletricidade utilizada para fazer funcionar estas máquinas provém frequentemente da queima de combustíveis fósseis, o que reforça o problema contra o qual nos protege. Trata-se de um círculo vicioso: quanto mais o planeta aquece, mais precisamos de arrefecer, mais contribuímos para o aquecimento do planeta. O ar condicionado já emite mais de mil milhões de toneladas de CO2 todos os anos e é a fonte de emissões de CO2 ligada aos edifícios que regista o crescimento mais rápido.

O ar condicionado é responsável por 3% das nossas emissões e 7% do nosso consumo de eletricidade

Como é que podemos fazer melhor?

Atualmente, existem muitas startups e empresas que procuram melhorar a nossa metodologia de arrefecimento para a tornar mais eficiente e menos impactante.

Novas técnicas de arrefecimento

O arrefecimento por compressão de vapor não é a única técnica existente. Vamos analisar em profundidade três novos tipos de arrefecimento que estão a ser desenvolvidos.

O primeiro é uma melhoria muito simples do arrefecimento por vapor: substituir o refrigerante, frequentemente um fluido muito poluente (geralmente mais de 1000 vezes mais prejudicial para o clima do que o CO2), por fluidos simples como a água ou o CO2. Empresas como a Enersion ou a Green-Y estão a encontrar processos criativos para utilizar estes refrigerantes ecológicos sem prejudicar a eficiência do dispositivo.

A segunda técnica é muito mais complexa e chama-se arrefecimento magnetocalórico. Utiliza o efeito magnetocalórico, através do qual certos sólidos aquecem ou arrefecem quando lhes é aplicado um campo magnético. Os sistemas magnetocalóricos funcionam de forma muito semelhante aos sistemas de compressão de vapor: apenas substituem o refrigerante por uma peça de metal e o compressor por um campo magnético. Embora este efeito tenha sido descoberto há mais de cem anos (o avô do nosso fundador, Auguste Piccard, foi de facto um dos primeiros a observar o efeito), a tecnologia ainda está na fase inicial. Embora teoricamente não possa ser mais eficiente do ponto de vista termodinâmico do que o Ciclo de Carnot, pode ser mais eficiente em termos gerais, uma vez que é gasta menos energia em peças móveis. Empresas como a Magnoric, a Camfridge e a Polaris estão a trabalhar ativamente para introduzir aplicações comerciais desta tecnologia no mercado.

A terceira técnica é a utilização de motores termoacústicos. Estes aproveitam o facto de o som, ao mover partículas em sólidos, criar fricção e, consequentemente, calor. Este efeito pode ser invertido e o calor pode, por sua vez, ser transformado em som. É claro que isto é muito mais complicado do que parece (trocadilho intencional), mas pode saber mais sobre o seu funcionamento aqui, ou ver algumas das nossas soluções rotuladas que tentam criar sistemas industriais funcionais e financeiramente viáveis, como a Equium ou a Blue Heart Energy.

Além disso, o arrefecimento pode, por vezes, ser impossível de conseguir em instalações longe da rede eléctrica. Isto deixa as populações que vivem em zonas remotas sem qualquer solução para manter os seus alimentos frescos e para se protegerem do calor. Foram criadas novas tecnologias para permitir o arrefecimento fora da rede, como a Cool Box da Solar Polar, que utiliza a energia do sol para criar um arrefecimento sem emissões e sem partes móveis, ou a Helio Cooling da HelioClim, que canaliza os raios solares concentrados para alimentar uma bomba de calor.

Novas técnicas de armazenamento

Arrefecer coisas é ótimo, mas para alcançar uma verdadeira eficiência, precisamos de ser capazes de armazenar calor e frio de uma forma eficiente. Desta forma, podemos produzir frio quando as condições são melhores e utilizá-lo quando for necessário.

O solo é um ótimo local para armazenar calor e frio. Isto deve-se ao facto de a inércia térmica do solo ser considerável, o que significa que a sua temperatura varia muito pouco quando é sujeito a mudanças de temperatura ou a fluxos de energia do seu ambiente. Isto significa que, a mais de 4 metros de profundidade, o solo mantém uma temperatura constante ao longo de todo o ano, independentemente do que se passa por cima. Podemos tirar duas conclusões deste facto:

• Podemos utilizar o solo como uma fonte de calor ou de frio constante durante todo o ano. Se o solo por baixo da sua casa estiver a 16°, pode fazer circular água através dele e obter uma fonte de calor no inverno, ou de frio no verão. Este é o conceito por detrás da Parede Geotérmica GeoTerre.

• Podemos utilizar o solo para armazenar algum do nosso calor extra no verão, arrefecendo assim a nossa casa, e depois utilizar este calor extra no inverno para nos aquecermos, num processo designado por Geostorage. É nisso que a equipa da Accenta está a trabalhar.

Instalação geotérmica na Islândia

Quando o solo não é uma opção, existem alternativas criativas disponíveis. A Soprema, por exemplo, identificou que algumas estruturas já existentes podem ser utilizadas para reter o calor ou o frio. Modificaram o tanque de incêndio obrigatório no seu edifício para o utilizar como armazenamento de calor ou frio. A Boreales apercebeu-se de que o gelo tem uma grande capacidade de retenção de frio, pelo que pode criar frio quando a energia é abundante, armazená-lo sob a forma de gelo e libertá-lo a pedido. O HeatTank, por outro lado, seguiu o caminho da alta tecnologia e está a utilizar biomateriais chamados Phase Change Materials para armazenar o frio de uma forma compacta, reduzindo assim o volume necessário para o armazenamento de calor em 90%.

Melhorar a eficiência dos edifícios.

É fantástico gerar frio quando e onde quisermos, mas o passo mais importante para a eficiência energética é manter o frio que já temos. Aqui está uma visão geral de tudo o que podemos fazer para esse fim.

A ideia mais óbvia para manter mais frio no interior é ter um melhor isolamento. O isolamento é fundamental para manter o calor no exterior. Está provado que um mau isolamento pode levar a que as casas percam um terço do seu calor no inverno. Um bom isolamento poupa dinheiro e CO2, e acrescenta conforto a uma casa. O isolamento depende dos materiais utilizados e da forma como as paredes são estruturadas. O melhor isolante é o vácuo, uma vez que não deixa passar o calor, mas é muito difícil de conseguir nas paredes. Há empresas que tentam criar paredes isoladas a vácuo, como os painéis isolantes WALLRUS, mas também há outras formas de criar um ótimo isolamento:

• O Airium é um material único que proporciona um ótimo isolamento por pouco dinheiro. É fácil de usar e fácil de reciclar.

• O Tl-Skin é um novo material que utiliza materiais de mudança de fase (tal como o HeatTank) para armazenar o calor que entra e impedir a sua passagem.

• Novos blocos estruturais, como o Caleosol ECO+ ou o Bloco EPIC, simplificam a construção de estruturas bem isoladas com blocos modulares que cabem em qualquer sítio e são fáceis de montar.

• O arrefecimento de estruturas é uma abordagem criativa para manter os edifícios frescos através da circulação de águas residuais frias pelas paredes.

Outra forma de proteger os edifícios do calor exterior é revesti-los com uma camada protetora. Existem duas alternativas principais, ambas eficientes mas incompatíveis entre si:

• Pintar os edifícios com tintas super brancas, como a SolarCoat ou a CoolRoof, que reflectem quase 100% da luz solar, assegurando que nenhuma é retida pelo telhado e transformada em calor.

• Cobrir os edifícios com plantas, com jardins no telhado e paredes verdes. As plantas são incríveis a manter o calor fora ou dentro: podem melhorar a fatura energética de um edifício em 22%. Este é o caminho escolhido por soluções como Vertiscape ou Sky Water Roof.

District Cooling implementado pela Engie

Por último, um instrumento para gerir a temperatura dos edifícios consiste em reunir os seus recursos para obter mais eficiência e flexibilidade. Os sistemas de arrefecimento distrital funcionam tal como os sistemas de aquecimento central: fornecem frio aos edifícios que dele necessitam a partir de uma instalação centralizada. Isto permite que os edifícios obtenham exatamente o frio de que necessitam, quando necessitam, sem terem de se preocupar com sistemas de refrigeração dispendiosos. Os sistemas de última geração podem fornecer aquecimento e arrefecimento a diferentes edifícios e reinjectar o calor residual do processo de arrefecimento no sistema de aquecimento. Esta é a ideia subjacente a soluções como o CAAS ou o Boostherm.

O que é que falta fazer?

Como vimos, as soluções para aquecer e arrefecer eficazmente são abundantes. No entanto, não têm qualquer importância se não forem implementadas. Atualmente, a maioria dos consumidores compra o ar condicionado mais barato do mercado, que por vezes é 5 vezes menos eficiente do que o melhor ar condicionado disponível. Isto leva a facturas de energia mais elevadas, tempos de vida mais curtos e mais emissões. Por conseguinte, a questão não é tanto a de saber quais as tecnologias disponíveis, mas sim quais os regulamentos e incentivos que podemos utilizar para que essas tecnologias sejam amplamente adoptadas.