Edifício de energia zero

Um edifício de energia zero, também conhecido como edifício de energia líquida zero (ZNE), edifício de energia líquida zero (NZEB), edifício zero líquido ou edifício de zero carbono é um edifício com consumo de energia líquido zero, ou seja, a quantidade total de energia usado pelo edifício anualmente é aproximadamente igual à quantidade de energia renovável criada no local, ou em outras definições por fontes de energia renováveis ​​em outros lugares. Esses edifícios, consequentemente, contribuem com menos gases de efeito estufa para a atmosfera do que edifícios similares não-ZNE. Por vezes, consomem energia não renovável e produzem gases com efeito de estufa, mas em outros casos reduzem o consumo de energia e a produção de gases com efeito de estufa noutra parte do mesmo montante. Um conceito similar aprovado e implementado pela União Europeia e outros países concordantes é quase Zero Energy Building (nZEB), com o objetivo de ter todos os edifícios na região sob padrões nZEB até 2020. Edifícios com energia zero estão se tornando mais difundidos para novas construções mas ainda são bastante raras como atualizações para as casas existentes.

Visão geral
A maioria dos edifícios com energia líquida zero recebe metade ou mais de sua energia da rede e retorna a mesma quantidade em outros momentos. Os edifícios que produzem um excedente de energia ao longo do ano podem ser chamados de “edifícios com mais energia” e os edifícios que consomem ligeiramente mais energia do que produzem são chamados de “edifícios de energia quase nula” ou “casas de energia ultrabaixa”.

Para chegar a um edifício de energia zero, o uso de energia do edifício deve ser reduzido ao ponto em que toda essa energia pode ser gerada no local usando fontes de carbono zero, como painéis solares ou turbinas eólicas. O uso de energia é reduzido por:

Instalando isolamento grosso (até 12 “) nas paredes, telhado e teto do porão,
Projecto de prova, para evitar vazamentos de ar frio para dentro da casa no inverno e ar quente para a casa no verão,
Instalando aparelhos eficientes, como um novo refrigerador e novos ventiladores de circulação para o sistema de aquecimento / AC.
Instalação de janelas com vidros duplos ou vidros triplos (que são até oito vezes mais isolantes que uma única placa de vidro),
Aquecimento da casa com bombas de calor altamente eficientes (as bombas de calor são cerca de quatro vezes mais eficientes do que a queima de combustíveis fósseis como o gás natural ou o carvão para aquecimento),
Utilizar lâmpadas eficientes como os LEDs (LEDs que são cerca de cinco vezes mais eficientes na produção de luz a partir da eletricidade que as lâmpadas incandescentes, ou seja, lâmpadas tradicionais).

O desenvolvimento de edifícios modernos de energia zero tornou-se possível em grande parte através do progresso feito em novas tecnologias e técnicas de energia e construção. Estes incluem isolamento de espuma de spray altamente isolante, painéis solares de alta eficiência, bombas de calor de alta eficiência e janelas de vidro triplo altamente isolantes. Essas inovações também foram significativamente melhoradas pela pesquisa acadêmica, que coleta dados precisos de desempenho de energia em edifícios tradicionais e experimentais e fornece parâmetros de desempenho para modelos de computador avançados para prever a eficácia de projetos de engenharia.

Edifícios com energia zero podem fazer parte de uma rede inteligente. Algumas vantagens destes edifícios são as seguintes:

Integração de recursos energéticos renováveis
Integração de veículos elétricos plug-in – chamado de veículo a rede
Implementação de conceitos de energia zero

Embora o conceito net zero seja aplicável a uma ampla gama de recursos, como energia, água e resíduos. A energia é geralmente o primeiro recurso a ser segmentado porque:

Energia, particularmente eletricidade e combustível de aquecimento como gás natural ou óleo de aquecimento, é cara. Assim, reduzir o uso de energia pode economizar o dinheiro do proprietário do edifício. Em contraste, a água e os resíduos são baratos.
A energia, particularmente eletricidade e combustível para aquecimento, tem uma pegada de carbono elevada. Portanto, reduzir o uso de energia é uma das principais formas de reduzir a pegada de carbono do prédio
Existem meios bem estabelecidos para reduzir significativamente o uso de energia e a pegada de carbono dos edifícios. Estes incluem: adição de isolamento, usando bombas de calor em vez de fornos, usando janelas de vidro duplo ou triplo de baixo E e adicionando painéis solares ao telhado.
Existem subsídios patrocinados pelo governo e incentivos fiscais para a instalação de bombas de calor, painéis solares, janelas com vidros triplos e isolamento que reduzem significativamente o custo de chegar a um edifício de energia nula para o proprietário do edifício. Por exemplo, nos EUA, há créditos fiscais federais para painéis solares, incentivos estaduais (que variam por estado, mas estão listados aqui) para painéis solares, bombas de calor e janelas de vidros triplos altamente isolantes. Alguns estados, como Massachusetts, também oferecem empréstimos com juros zero ou juros baixos para permitir que os proprietários de edifícios comprem bombas de calor, painéis solares e janelas com vidros triplos que, de outra forma, não poderiam pagar. O custo de obtenção de uma casa existente para a energia líquida zero tem sido relatado como sendo 5-10% do valor da casa. Um retorno de 15% sobre o investimento foi relatado. Veja aqui para detalhes.

Definições
Apesar de compartilhar o nome “energia líquida zero”, existem várias definições do que o termo significa na prática, com uma diferença particular no uso entre a América do Norte e a Europa.

Zero uso de energia no site
Neste tipo de ZNE, a quantidade de energia fornecida pelas fontes de energia renováveis ​​no local é igual à quantidade de energia utilizada pelo edifício. Nos Estados Unidos, “construção de energia líquida zero” geralmente se refere a esse tipo de construção.

Uso de energia de fonte líquida zero
Este ZNE gera a mesma quantidade de energia utilizada, incluindo a energia usada para transportar a energia para o edifício. Este tipo é responsável pelas perdas de energia durante a geração e transmissão de eletricidade. Essas ZNEs devem gerar mais eletricidade do que construções com energia líquida zero no local.

Emissões líquidas de energia zero
Fora dos Estados Unidos e do Canadá, um ZEB é geralmente definido como um com zero de emissões líquidas de energia, também conhecido como edifício zero carbono ou emissão zero de emissões. Sob esta definição, as emissões de carbono geradas pelo uso de combustíveis fósseis no local ou fora do local são equilibradas pela quantidade de produção de energia renovável no local. Outras definições incluem não só as emissões de carbono geradas pelo edifício em uso, mas também as geradas na construção do edifício e a energia incorporada da estrutura. Outros discutem se as emissões de carbono do deslocamento para e do prédio também devem ser incluídas no cálculo. O trabalho recente na Nova Zelândia iniciou uma abordagem para incluir a construção da energia de transporte do usuário em estruturas de construção de energia zero.

Custo zero líquido
Neste tipo de edifício, o custo de compra de energia é equilibrado pelo rendimento das vendas de eletricidade para a rede de eletricidade gerada no local. Tal status depende de como uma concessionária credita a geração líquida de eletricidade e a estrutura da taxa de utilidade que a construção utiliza.
Uso de energia zero líquido externo
Um edifício pode ser considerado um ZEB se 100% da energia que ele compra vier de fontes de energia renováveis, mesmo que a energia seja gerada fora do local.

Fora da rede
Os edifícios fora da rede são ZEBs independentes que não estão conectados a uma instalação de energia externa. Eles exigem capacidade de geração de energia renovável distribuída e capacidade de armazenamento de energia (para quando o sol não está brilhando, o vento não está soprando, etc.). Uma casa de energia autárquica é um conceito de construção onde o equilíbrio do consumo de energia e produção própria pode ser feito em uma base horária ou até menor. Casas autárquicas de energia podem ser tomadas fora da rede.

Geração de energia
No caso de casas individuais, várias tecnologias de microgeração podem ser usadas para fornecer calor e eletricidade ao edifício.

Eletricidade: por meio de células solares (fotovoltaicas), turbinas eólicas (energia eólica) e células de combustível (hidrogênio).
Calor: através de biocombustíveis, biomassa, colectores solares térmicos (água quente, ar quente, vapor de baixa pressão), acumulação na massa térmica do edifício, paredes de água e paredes de Trombe-Michel, entre outras estratégias térmicas do arsenal bioclimático, sintetizadas em a casa passiva. Com estas técnicas pode fornecer aquecimento, refrigeração e até mesmo refrigeração para os ambientes da casa ou prédio. Entre os desenvolvimentos mais recentes está o aquecimento geotérmico ou a acumulação de calor freático através do qual os poços são feitos a profundidades entre 40 e 70 m de aproximadamente 30 cm de diâmetro pelo qual a água é recirculada dos sistemas de ventilação ou de ar radiante. Assim, o calor do verão se acumula para ser usado no inverno e vice-versa. O exemplo mais notório é a construção do Parlamento alemão em Berlim pelo arquiteto Norman Foster.
Flutuações na demanda: Para lidar com as flutuações na demanda de calor ou energia elétrica, os prédios com energia zero são normalmente conectados à rede e têm medidores bidirecionais. Desta forma, eles exportam eletricidade durante o dia e importam durante a noite. A grande vantagem é evitar os altos custos das baterias estacionárias e sua manutenção para acumular eletricidade. Legislação específica e uma política de subsídios são necessárias para implementá-la. É muito difícil em países onde os serviços são privados e o poder do estado fraco. Outra possibilidade é que os edifícios sejam completamente autônomos (não conectados à rede), mas os custos iniciais são muito maiores e dificilmente podem ser amortizados sem subsídios.
Bairros ou empreendimentos habitacionais de energia zero são viáveis, como o BedZED construído na Inglaterra, embora haja vários exemplos na Alemanha. Nestes casos, o conceito de geração distribuída é utilizado em conjunto com o aquecimento urbano. Existem exemplos recentes de construção de cidades inteiras com energia zero, como é o caso de Dongtan, perto de Xangai, na China. No Japão, os setores urbanos com aquecimento e resfriamento distrital foram equipados para distribuir água quente e água fria como serviço público.

Construção líquida de energia zero
Com base em análises científicas no âmbito do programa de investigação conjunta “Rumo a edifícios solares de energia zero líquida” foi criado um quadro metodológico que permite definições diferentes, de acordo com as metas políticas do país, condições específicas (clima) e requisitos formulados respectivamente para condições interiores: O entendimento conceitual de um Net ZEB é um edifício conectado à rede, eficiente em energia, capaz de gerar energia a partir de fontes renováveis ​​para compensar sua própria demanda de energia.

A redação “Net” enfatiza a troca de energia entre o prédio e a infraestrutura energética. Através da interação entre a construção e a rede, a Net ZEBs torna-se uma parte ativa da infraestrutura de energia renovável. Essa conexão com redes de energia evita o armazenamento sazonal de energia e sistemas superdimensionados no local para geração de energia a partir de fontes renováveis, como em edifícios autônomos de energia. A similaridade de ambos os conceitos é um caminho de duas ações: reduzir a demanda de energia por meio de medidas de eficiência energética e uso passivo de energia; gerar energia a partir de fontes renováveis. No entanto, a interação da rede Net ZEBs e planos para aumentar amplamente seus números evocam considerações sobre o aumento da flexibilidade na mudança de cargas de energia e redução das demandas de pico.

Dentro desse procedimento de balanceamento, vários aspectos e escolhas explícitas devem ser determinados:

O limite do sistema de construção é dividido em um limite físico que determina quais recursos renováveis ​​são considerados (por exemplo, em pegada de edifícios, no local ou até mesmo fora do local) ou quantos edifícios estão incluídos na balança (edifício único, conjunto de edifícios ) e um limite de equilíbrio que determina os usos de energia incluídos (por exemplo, aquecimento, resfriamento, ventilação, água quente, iluminação, eletrodomésticos, informática, serviços centrais, veículos elétricos e energia incorporada, etc.). Deve-se notar que as opções de fornecimento de energia renovável podem ser priorizadas (por exemplo, transporte ou esforço de conversão, disponibilidade durante a vida útil do edifício ou potencial de replicação para futuro, etc.) e, portanto, criar uma hierarquia. Pode-se argumentar que os recursos dentro da pegada do edifício ou no local devem ter prioridade sobre as opções de fornecimento fora do local.

O sistema de ponderação converte as unidades físicas de diferentes portadores de energia em uma métrica uniforme (local / energia final, fonte / energia primária renovável incluída ou não, custo de energia, emissões de carbono equivalentes e até energia ou créditos ambientais) e permite sua comparação e compensação entre si em uma única balança (por exemplo, a eletricidade fotovoltaica exportada pode compensar a biomassa importada). Fatores de conversão / ponderação influenciados politicamente e, portanto, possivelmente assimétricos ou dependentes do tempo, podem afetar o valor relativo dos transportadores de energia e podem influenciar a capacidade de geração de energia necessária.

O período de balanceamento é frequentemente considerado como um ano (adequado para cobrir todos os usos de energia da operação). Um período mais curto (mensal ou sazonal) também pode ser considerado, assim como um balanço ao longo de todo o ciclo de vida (incluindo energia incorporada, que também pode ser anualizada e contada, além dos usos operacionais de energia).

O balanço energético pode ser feito em dois tipos de saldo: 1) Balanço de energia entregue / importada e exportada (fase de monitoramento como autoconsumo de energia gerada no local pode ser incluída); 2) Equilíbrio entre a demanda de energia (ponderada) e a geração de energia (ponderada) (para a fase de projeto, como normalmente os padrões de consumo temporário dos usuários finais – eg para iluminação, eletrodomésticos, etc.) estão ausentes. Alternativamente, é possível imaginar um saldo baseado em valores líquidos mensais, em que apenas os residuais por mês são somados a um saldo anual. Isso pode ser visto como um equilíbrio de carga / geração ou como um caso especial de saldo de importação / exportação, onde um “autoconsumo mensal virtual” é assumido.

Além do balanço energético, os Net ZEBs podem ser caracterizados por sua capacidade de combinar a carga do edifício por sua geração de energia (correspondência de carga) ou por trabalhar de forma benéfica em relação às necessidades da infraestrutura da rede local (interação moer). Ambos podem ser expressos por indicadores adequados, que são apenas instrumentos de avaliação.

As informações são baseadas nas publicações e nas quais informações mais detalhadas podem ser encontradas.

Design e construção
Os passos mais eficazes em termos de custo para uma redução no consumo de energia de um edifício geralmente ocorrem durante o processo de projeto. Para alcançar um uso eficiente de energia, o projeto de energia zero se afasta significativamente da prática de construção convencional. Projetistas bem-sucedidos de construção de energia zero combinam o tempo solar passivo testado, ou condicionamento artificial / falso, princípios que funcionam com os ativos no local. A luz solar e o calor solar, as brisas prevalecentes e o frio da terra abaixo de um edifício podem fornecer luz natural e temperaturas internas estáveis ​​com meios mecânicos mínimos. Os ZEBs são normalmente otimizados para usar o ganho passivo de calor solar e sombreamento, combinados com a massa térmica para estabilizar as variações diurnas de temperatura ao longo do dia, e na maioria dos climas são super isolados. Todas as tecnologias necessárias para criar edifícios de energia zero estão disponíveis atualmente.

Ferramentas sofisticadas de simulação de energia em edifícios 3D estão disponíveis para modelar como um edifício funcionará com uma variedade de variáveis ​​de projeto, como orientação de construção (em relação à posição diária e sazonal do sol), tipo e localização de janelas e portas, profundidade de balanço tipo de isolamento e valores dos elementos de construção, estanquidade ao ar (climatização), a eficiência do aquecimento, arrefecimento, iluminação e outros equipamentos, bem como o clima local. Essas simulações ajudam os projetistas a prever como o edifício funcionará antes de construí-lo e permitir que modelem as implicações econômicas e financeiras na criação de análises de custo-benefício, ou até mesmo mais apropriadas – avaliação do ciclo de vida.

Edifícios de energia zero são construídos com recursos significativos de economia de energia. As cargas de aquecimento e resfriamento são reduzidas usando equipamentos de alta eficiência (como bombas de calor em vez de fornos. As bombas de calor são cerca de quatro vezes mais eficientes que os fornos), isolamento adicional (especialmente no sótão e no porão de casas), janelas de eficiência (como janelas de vidro triplo e baixo), isolamento a vácuo, aparelhos de alta eficiência (especialmente frigoríficos modernos de alta eficiência), iluminação LED de alta eficiência, ganho solar passivo no inverno e sombreamento passivo no verão, ventilação natural e outras técnicas. Esses recursos variam dependendo das zonas climáticas em que a construção ocorre. As cargas de aquecimento de água podem ser reduzidas usando luminárias de conservação de água, unidades de recuperação de calor em águas residuais e usando aquecimento solar de água e equipamento de aquecimento de água de alta eficiência. Além disso, a iluminação natural com clarabóias ou solários pode proporcionar 100% da iluminação diurna dentro da casa. A iluminação noturna normalmente é feita com iluminação fluorescente e de LED que usa 1/3 ou menos de energia do que as lâmpadas incandescentes, sem adicionar calor indesejado. E cargas elétricas diversas podem ser reduzidas pela escolha de aparelhos eficientes e pela minimização de cargas fantasmas ou de energia de reserva. Outras técnicas para alcançar a rede zero (dependente do clima) são princípios de construção protegidos da Terra, paredes de superinsulação usando construção de palha, painéis de construção pré-fabricados construídos com vitruvianos e elementos de telhado mais paisagem exterior para sombreamento sazonal.

Uma vez que o uso de energia do edifício tenha sido minimizado, pode ser possível gerar toda essa energia no local usando painéis solares montados no teto. Veja exemplos de casas com energia líquida zero aqui.

Os edifícios com energia zero são muitas vezes projetados para fazer uso dual de energia, inclusive de produtos da linha branca. Por exemplo, usando o exaustor do refrigerador para aquecer a água doméstica, o ar e o chuveiro de ventilação drenam trocadores de calor, máquinas de escritório e servidores de computador, e calor do corpo para aquecer o edifício. Estes edifícios utilizam energia térmica que os edifícios convencionais podem esgotar no exterior. Eles podem usar ventilação de recuperação de calor, reciclagem de calor de água quente, calor e energia combinados e unidades de resfriamento de absorção.

Colheita de energia
Os ZEBs colhem energia disponível para atender suas necessidades de eletricidade e aquecimento ou resfriamento. De longe, a maneira mais comum de obter energia é usar painéis solares fotovoltaicos montados no teto que transformam a luz do sol em eletricidade. A energia também pode ser colhida com coletores solares térmicos (que usam o calor do sol para aquecer a água do prédio). As bombas de calor, seja de origem subterrânea (também conhecida como geotérmica) ou de ar, também podem coletar calor e resfriar a partir do ar ou do solo próximo ao prédio. Tecnicamente, as bombas de calor movem o calor em vez de colhê-lo, mas o efeito geral em termos de uso reduzido de energia e redução da pegada de carbono é semelhante. No caso de casas individuais, várias tecnologias de microgeração podem ser usadas para fornecer calor e eletricidade ao edifício, usando células solares ou turbinas eólicas para eletricidade, e biocombustíveis ou coletores solares térmicos ligados a um armazenamento de energia térmica sazonal (STES) para aquecimento de ambientes. . Um STES também pode ser usado para o resfriamento do verão, armazenando o frio do inverno no subsolo. Para lidar com as flutuações na demanda, os prédios com energia zero são frequentemente conectados à rede elétrica, exportam eletricidade para a rede quando há excedente e retiram eletricidade quando não há eletricidade suficiente. Outros edifícios podem ser totalmente autônomos.

A colheita de energia é mais frequentemente mais eficaz (em custo e utilização de recursos) quando feita numa escala local, mas combinada, por exemplo, um grupo de casas, co-habitação, distrito local, aldeia, etc., em vez de uma base individual. Um benefício energético de tal coleta de energia localizada é a virtual eliminação das perdas de transmissão elétrica e de distribuição de eletricidade. A colheita de energia no local, tal como com painéis solares montados no topo do telhado, elimina totalmente estas perdas de transmissão. Essas perdas totalizam cerca de 7,2% a 7,4% da energia transferida. A coleta de energia em aplicações comerciais e industriais deve se beneficiar da topografia de cada localidade. No entanto, um local que é livre de sombra pode gerar grandes quantidades de eletricidade movida a energia solar a partir do telhado do edifício e quase qualquer local pode usar bombas de calor geotérmicas ou de ar. A produção de bens sob o consumo de energia fóssil nula requer a localização de recursos geotérmicos, microhidro, solares e eólicos para sustentar o conceito.

Bairros com energia zero, como o desenvolvimento do BedZED no Reino Unido, e aqueles que estão se espalhando rapidamente na Califórnia e na China, podem usar esquemas de geração distribuída. Isso pode, em alguns casos, incluir o aquecimento urbano, a água resfriada da comunidade, as turbinas eólicas compartilhadas, etc. Existem planos atuais para usar as tecnologias ZEB para construir cidades de uso de energia totalmente fora da rede ou sem rede.

O debate “colheita de energia” versus “conservação de energia”
Uma das principais áreas de debate no projeto do edifício de energia zero é o equilíbrio entre a conservação de energia e a coleta distribuída de ponto de uso de energia renovável (energia solar, energia eólica e energia térmica). A maioria dos lares com energia zero usa uma combinação dessas estratégias.

Como resultado de subsídios governamentais significativos para sistemas elétricos solares fotovoltaicos, turbinas eólicas, etc., há aqueles que sugerem que um ZEB é uma casa convencional com tecnologias distribuídas de energia renovável distribuída. Adições inteiras de tais casas apareceram em locais onde os subsídios fotovoltaicos (PV) são significativos, mas muitos dos chamados “Casas de Energia Zero” ainda têm contas de serviços públicos. Este tipo de coleta de energia sem a conservação de energia adicional pode não ser rentável com o preço atual da eletricidade gerada com equipamentos fotovoltaicos (dependendo do preço local da eletricidade da empresa). As economias de custo, energia e pegada de carbono da conservação (por exemplo, isolamento adicional, janelas com vidros triplos e bombas de calor) comparadas àquelas da geração de energia local (por exemplo, painéis solares) foram publicadas para uma atualização para uma casa existente Aqui.

Desde a década de 1980, o projeto de construção solar passiva e a casa passiva demonstraram reduções no consumo de energia de aquecimento de 70% a 90% em muitos locais, sem a coleta ativa de energia. Para construções novas e com design especializado, isso pode ser feito com pouco custo de construção adicional para materiais em um edifício convencional. Muito poucos especialistas do setor têm as habilidades ou experiência para capturar plenamente os benefícios do design passivo. Tais projetos solares passivos são muito mais econômicos do que adicionar painéis fotovoltaicos caros no telhado de um edifício convencional ineficiente. Poucos quilowatts-hora de painéis fotovoltaicos (que custam de 2 a 3 dólares por produção anual de kWh, equivalente em dólares americanos) só podem reduzir as necessidades de energia externa em 15% a 30%. Um rácio de eficiência energética sazonal de 100.000 BTU (110 MJ) 14 O ar condicionado convencional requer mais de 7 kW de electricidade fotovoltaica enquanto está em funcionamento e isso não inclui o suficiente para a operação nocturna fora da rede. O resfriamento passivo e as técnicas superiores de engenharia de sistemas podem reduzir o requisito de ar-condicionado em 70% a 90%. A eletricidade gerada por energia fotovoltaica se torna mais econômica quando a demanda geral por eletricidade é menor.

Comportamento dos ocupantes
A energia usada em um prédio pode variar muito dependendo do comportamento de seus ocupantes. A aceitação do que é considerado confortável varia muito. Estudos de casas idênticas nos Estados Unidos mostraram diferenças dramáticas no uso de energia, com algumas casas idênticas usando mais que o dobro da energia de outras. O comportamento do ocupante pode variar de diferenças na configuração e programação de termostatos, níveis variados de iluminação e água quente, e a quantidade de dispositivos elétricos diversos ou cargas de plugue usadas.

Preocupações de utilidade
Empresas de serviços públicos normalmente são legalmente responsáveis ​​por manter a infraestrutura elétrica que leva energia a nossas cidades, bairros e edifícios individuais. As empresas de serviços públicos normalmente possuem essa infra-estrutura até a linha de propriedade de uma parcela individual e, em alguns casos, também possuem infraestrutura elétrica em terrenos privados. As concessionárias expressaram a preocupação de que o uso de medição de rede para projetos de ZNE ameace a receita da base de serviços públicos, o que, por sua vez, afeta sua capacidade de manter e atender a parte da rede elétrica pela qual eles são responsáveis. As concessionárias expressaram preocupação de que os estados que mantêm leis de Medição de Rede podem sobrecarregar residências não-ZNE com custos de serviços mais altos, já que esses proprietários seriam responsáveis ​​pelo pagamento da manutenção da rede, enquanto proprietários de ZNE não pagariam nada se alcançassem o status ZNE. Isso cria potenciais problemas de equidade, pois, atualmente, o ônus parece recair sobre as famílias de baixa renda. Uma possível solução para esse problema é criar uma tarifa base mínima para todas as residências conectadas à rede pública, o que forçaria os proprietários de residências de ZNE a pagar pelos serviços de rede, independentemente de seu uso elétrico.

Existem preocupações adicionais de que a distribuição local, bem como as grandes redes de transmissão, não foram projetadas para transmitir eletricidade em duas direções, o que pode ser necessário à medida que níveis mais altos de geração de energia distribuída entrem em operação. A superação dessa barreira pode exigir amplas atualizações na rede elétrica, no entanto, isso não é considerado um grande problema até que a geração renovável atinja níveis muito mais altos de penetração do que a atual.

Esforços de desenvolvimento
A ampla aceitação da tecnologia de construção com energia zero pode exigir mais incentivos governamentais ou construir regulamentos de código, o desenvolvimento de padrões reconhecidos ou aumentos significativos no custo da energia convencional.

O campus fotovoltaico do Google e o campus fotovoltaico da Microsoft, de 480 quilowatts, contavam com subsídios e incentivos financeiros federais dos Estados Unidos e especialmente da Califórnia. A Califórnia está fornecendo agora US $ 3,2 bilhões em subsídios para edifícios residenciais e comerciais com energia quase zero. Os detalhes dos subsídios de energia renovável de outros estados americanos (até US $ 5,00 por watt) podem ser encontrados na Base de Dados de Incentivos Estaduais para Energias Renováveis ​​e Eficiência. O Centro de Energia Solar da Flórida tem uma apresentação de slides sobre o progresso recente nessa área.

O Conselho Empresarial Mundial para o Desenvolvimento Sustentável lançou uma importante iniciativa para apoiar o desenvolvimento do ZEB. Liderada pelo CEO da United Technologies e pelo Chairman da Lafarge, a organização tem tanto o apoio de grandes empresas globais quanto a expertise para mobilizar o mundo corporativo e o apoio governamental para tornar o ZEB uma realidade. Seu primeiro relatório, um levantamento dos principais agentes imobiliários e de construção, indica que os custos de construção do verde estão superestimados em 300%. Os entrevistados da pesquisa estimaram que as emissões de gases do efeito estufa pelos edifícios são 19% do total mundial, em contraste com o valor real de aproximadamente 40%.

Edifícios influentes de energia zero e baixa energia
Aqueles que encomendaram a construção de casas passivas e casas com energia zero (nas últimas três décadas) foram essenciais para inovações tecnológicas iterativas, incrementais e de ponta. Muito se aprendeu de muitos sucessos significativos e alguns fracassos caros.

O conceito de construção de energia zero tem sido uma evolução progressiva de outros projetos de construção de baixa energia. Entre estes, o canadense R-2000 e os padrões alemães de casas passivas foram influentes internacionalmente. Projetos colaborativos de demonstração do governo, como a superinsulada Saskatchewan House e a Tarefa 13 da Agência Internacional de Energia, também desempenharam seu papel.

Vantagens e desvantagens

Vantagens
isolamento para proprietários de edifícios de futuros aumentos de preços de energia
maior conforto devido a temperaturas interiores mais uniformes (isso pode ser demonstrado com mapas comparativos de isotermas)
exigência reduzida de austeridade energética
custo total de propriedade reduzido devido à melhoria da eficiência energética
custo de vida mensal líquido total reduzido
risco reduzido de perda devido a apagões na rede
confiabilidade melhorada – sistemas fotovoltaicos têm garantia de 25 anos e raramente falham durante problemas climáticos – os sistemas fotovoltaicos de 1982 do Pavilhão de Energia EPCOT da Walt Disney World ainda funcionam bem, depois de passarem por três furacões recentes
custo extra é minimizado para novas construções em comparação com um retrofit
maior valor de revenda, pois os proprietários em potencial exigem mais ZEBs do que a oferta disponível
o valor de um edifício ZEB relativo a um edifício convencional semelhante deve aumentar sempre que os custos de energia aumentarem
restrições legislativas futuras e impostos / penalidades de emissão de carbono podem forçar retrofits caros para prédios ineficientes
contribuir para os maiores benefícios da sociedade, por exemplo, fornecendo energia renovável sustentável para a rede, reduzindo a necessidade de expansão da rede

Desvantagens
os custos iniciais podem ser maiores – o esforço necessário para entender, aplicar e qualificar os subsídios do ZEB, se existirem.
muito poucos designers ou construtores têm as habilidades ou experiência necessárias para construir ZEBs
possíveis reduções nos custos futuros de energia renovável das concessionárias podem diminuir o valor do capital investido em eficiência energética
novo preço de tecnologia de equipamentos de células fotovoltaicas solares tem caído em cerca de 17% ao ano – vai diminuir o valor do capital investido em um sistema de geração de energia solar – subsídios atuais serão eliminados como produção em massa fotovoltaica reduz preço futuro
desafio para recuperar os custos iniciais mais altos na revenda de prédios, mas novos sistemas de classificação de energia estão sendo introduzidos gradualmente.
Enquanto a casa individual pode usar uma média de energia líquida zero ao longo de um ano, ela pode demandar energia no momento em que a demanda de pico da rede ocorre. Nesse caso, a capacidade da rede ainda deve fornecer eletricidade para todas as cargas. Portanto, um ZEB pode não reduzir a capacidade necessária da usina.
sem um envelope térmico otimizado, a energia incorporada, energia de aquecimento e resfriamento e uso de recursos é maior do que o necessário. O ZEB, por definição, não exige um nível mínimo de desempenho de aquecimento e resfriamento, permitindo que sistemas de energia renovável superdimensionados preencham a lacuna de energia.
Captura de energia solar usando o envelope da casa só funciona em locais desobstruídos do sol. A captura de energia solar não pode ser otimizada no norte (para o hemisfério norte, ou no sul para o hemisfério sul) de frente para a sombra ou em ambientes arborizados.

Construção de energia zero versus construção verde
O objetivo da construção ecológica e da arquitetura sustentável é usar os recursos de maneira mais eficiente e reduzir o impacto negativo de um prédio no meio ambiente. Os edifícios de energia zero atingem um objectivo fundamental de construção ecológica de reduzir completamente ou significativamente a utilização de energia e as emissões de gases com efeito de estufa durante a vida útil do edifício.Edifícios de energia zero podem ou não ser considerados “verdes” em todas as áreas, como redução de resíduos, uso de materiais de construção reciclados, etc. No entanto, os edifícios com energia zero ou zero líquido tendem a ter um impacto ecológico muito menor ao longo da vida do edifício em comparação com outros edifícios “verdes” que exigem energia importada e / ou combustível fóssil para ser habitável e atender às necessidades dos ocupantes.

Devido aos desafios de projeto e sensibilidade a um local que são necessários para atender com eficiência as necessidades de energia de um edifício e ocupantes com energia renovável (solar, eólica, geotérmica etc.), os projetistas devem aplicar princípios de design holístico e aproveitar ativos naturalmente disponíveis gratuitos, como orientação solar passiva, ventilação natural, iluminação natural, massa térmica e resfriamento noturno.