Conheça um projeto na temática da construção sustentável: ThermoCer
Apoiado pelo COMPETE, o projeto visa o desenvolvimento de pavimentos cerâmicos com características térmicas melhoradas por incorporação de materiais com mudança de fase, para a gestão passiva do consumo de energia em edifícios.
1. Síntese
O projeto ThermoCer visa o desenvolvimento de pavimentos cerâmicos com características térmicas melhoradas, por incorporação de materiais com mudança de fase (PCM), para a gestão passiva do consumo de energia em edifícios. Indicado para pisos radiantes elétricos, este produto permitirá beneficiar das propriedades de acumulação e libertação de calor dos PCM, possibilitando a deslocação dos picos de consumo de energia e, consequentemente, a obtenção de uma redução dos custos decorrentes das políticas de tarifas diferenciadas de eletricidade. Esta funcionalidade e a sua contribuição para a racionalização energética do parque edificado apresentam vantagens para a gestão das infraestruturas de distribuição e de produção de energia elétrica, com consequente diminuição dos custos para o utilizador, e para o cumprimento dos objetivos de redução dos gases com efeito estufa.
Para atingir estes resultados, a equipa de trabalho, liderada pela CINCA, reúne elementos do Laboratório Associado CICECO da Universidade de Aveiro, com trabalhos reconhecidos no desenvolvimento tecnológico com materiais cerâmicos, e o Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, com competências no desenvolvimento de novos materiais e ensaio de novos produtos para a construção sustentável.
2. Enquadramento no COMPETE
> Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico
Apoiado pelo COMPETE no âmbito do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico, o projeto ThermoCer envolveu um investimento elegível de cerca de 354 mil euros e um incentivo FEDER aproximado de 230 mil euros.
> Identificação do Consórcio
O Consórcio constituído para o desenvolvimento do projeto integra as seguintes entidades:
Promotor:
• CINCA – Companhia Industrial de Cerâmica, SA
Copromotores:
• CICECO/UA – Centro de Investigação em Materiais Cerâmicos e Compósitos/Universidade de Aveiro
• CTCV – Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro
> Testemunho | Sónia Judite Bastos - Industrial & Energy Prodution Manager
“O desenvolvimento do projeto ThermoCer representou um desafio para as várias equipas envolvidas, tendo nascido da vontade do promotor de desenvolver um produto totalmente inovador que promovesse a eficiência energética, cuja solução tecnológica foi estudada e proposta pelas entidades do SCT, tendo presente que a obtenção de resultados nos moldes propostos configuraria uma inovação e uma oportunidade de mercado para a empresa.
As dificuldades encontradas ao longo do período de desenvolvimento da ideia e da tecnologia confirmam a complexidade e os desafios técnicos e financeiros deste processo.
Foi com o apoio do COMPETE, que a ideia se tornou realidade e foi possível criar os meios para a realização deste projeto.
Considera-se que todo este desenvolvimento trouxe notoriedade aos copromotores do consórcio, em especial ao parceiro industrial, quer do ponto de vista técnico-científico, quer do ponto de vista comercial e de marketing, tornando-os mais competitivos e inovadores.
O projeto fortaleceu claramente o relacionamento entre os copromotores, permitindo, juntar áreas técnicas distintas em torno de objetivos complementares, consubstanciando uma oportunidade de diferenciação de novos produtos e contribuindo para a tão necessária aproximação do tecido científico e tecnológico ao meio empresarial. Uma referência também ao facto de este projeto ter potenciado entre os membros do consórcio, já na fase atual, o desenvolvimento de novos projetos de I&DT, projetos esses que se pretende vir a promover num modelo idêntico – co promoção de I&DT, para o novo quadro do COMPETE 2020.”
3. Descrição do projeto
3.1. Motivações
Perante o crescimento da necessidade de conforto térmico no interior dos edifícios, o consumo de energia tem igualmente aumentado, tanto em edifícios residenciais como comerciais. O consumo energético nos edifícios representa uma parte significante dos consumos globais de energia e das emissões de gases com efeito estufa. Para resolver estes problemas, os edifícios devem ser projetados de forma a reduzir o consumo de energia e a controlar a temperatura no seu interior de uma forma inteligente. A utilização de PCM na construção é uma área emergente e com grande potencial na resposta a estas necessidades.
O projeto ThermoCer enquadra-se na temática da Construção Sustentável, na vertente associada à produção de materiais e produtos de construção que contribuem para a racionalização energética e para a redução do impacto ambiental.
3.2. Estrutura
O projeto ThermoCer tem por objetivo primário o desenvolvimento de pavimentos cerâmicos com características térmicas melhoradas para a gestão passiva do consumo de energia em edifícios. Com a incorporação de PCM, este novo produto será indicado para pisos radiantes elétricos, e permitirá beneficiar das propriedades de acumulação e libertação de energia dos PCM, possibilitando a concentração do consumo de energia elétrica em determinados períodos do dia e, desta forma, obter-se um benefício económico do utilizador que recorre às tarifas de preço diferenciado (em Portugal designadas por tarifa bi-horária e tri-horária).
Do estudo realizado nas primeiras fases deste projeto, levaram a concluir que, apesar de tecnicamente possível, em termos dimensionais um produto cerâmico com PCM para fazer deslocação do consumo energético do piso radiante elétrico para as horas de vazio poderá situar fora da gama aceitável para ser comercializável, uma vez que dada a necessidade de uma quantidade relativamente elevada de PCM por área implicar o desenvolvimento de uma peça de pavimento bastante mais espessa que as normais. Dado este facto, o projeto foi tecnicamente alargado para outras aplicações passíveis de ser comercializáveis, tais como, estabilizador de temperatura interior ou isolamento térmico.
Este realinhamento estratégico não coloca em causa os objetivos estratégicos da CINCA nesta área nem o plano técnico delineado em candidatura.
A investigação foi centrada no desenvolvimento do processamento cerâmico para a obtenção de um pavimento bi-estratificado denso-poroso. O estrato superior denso permite manter a qualidade estrutural e estética do material, enquanto o estrato inferior, significativamente poroso, permite a incorporação do PCM. Para atingir este objetivo, o projeto organiza-se em duas partes: (i) a obtenção do corpo cerâmico denso-poroso e (ii) a incorporação do PCM, pretendendo-se produzir assim um material compósito com as características mais adequadas ao fim pretendido.
3.3 Objetivos
Pretende-se atingir os seguintes objetivos específicos/metas com o projeto:
• Desenvolvimento de uma técnica de processamento cerâmico para produção de um corpo bi-estratificado denso-poroso;
• Seleção de compostos com mudança de fase com as características adequadas para o uso como acumuladores de energia térmica;
• Otimização dos materiais cerâmicos e dos PCM tendo em conta a otimização do poder de acumulação específico e as necessidades energéticas para o conforto térmico interior;
• Otimização do processo de incorporação do PCM no material cerâmico;
• Validação da tecnologia e dos materiais através da produção de protótipos funcionais e da sua caracterização laboratorial;
• Teste dos protótipos em ambiente de demonstração experimental recorrendo a dispositivos de monitorização térmica.
A produção de protótipos funcionais e o seu teste serão conduzidas com o duplo objetivo de comprovar o conceito e a tecnologia desenvolvida e quantificar o desempenho do produto, permitindo avaliar a relação custo-benefício.
3.4 Atividades
O projeto foi desenvolvido seguindo a implementação das seguintes atividades:
• Estudo da produção de corpos cerâmicos com porosidade controlada e desenvolvimento do processo de produção de pavimento/revestimento denso-poroso
• Estudo sobre PCM, nomeadamente levantamento dos existentes no mercado, e otimização do sistema cerâmico-PCM com características adequadas à aplicação
• Otimização do processo de incorporação e produção de peças-protótipo funcionais
• Construção de células para demonstração e validação do desempenho do produto em serviço
• Validação do conceito e análise de viabilidade pré-industrial
3.5 Fotos ilustrativas
(a) (b)
Figura 1 Peças de azulejo de faiança – (a) vista de lado do tardoz do material antes e depois da incorporação de PCM, (b) vista da face bela e da face do lado do tardoz na peça com PCM.
(a) (b)
Figura 2 Peças de material denso-poroso ThermoCer – (a) vista da face bela e da face do lado do tardoz da peça antes da incorporação de PCM, (b) vista da face bela e da face do lado do tardoz da peça com PCM.
4. Estratégia de Valorização a curto-médio prazo e a longo termo. Impacto do projeto para as entidades participantes. Principais/Potenciais clientes, Principais Concorrentes, Análise Comparativa
O projeto ThermoCer visava desde o início o desenvolvimento de um produto novo, através do desenvolvimento de tecnologias e produção de protótipos funcionais e pretendia-se no final do projeto dispor de uma solução comercial, pronta para entrar no mercado, tendo sido esta a tónica colocada desde o início neste projeto pelo consórcio.
Assim, os resultados deste projeto visavam ser valorizados no essencial através da comercialização dos novos produtos desenvolvidos.
Valorização dos resultados do projeto
Para além da vertente de investigação, valorizada maioritariamente pelas entidades do Sistema Científico e Tecnológico (CICECO e CTCV), a valorização dos resultados do projeto foi enquadrada na estratégia do promotor CINCA, desde logo pela necessidade de acrescentar valor aos seus produtos e também contribuir para o desenvolvimento de soluções que reforcem a sustentabilidade global através da diferenciação dos produtos com novas funcionalidades.
Pretende-se assim que os resultados deste projeto sejam valorizados na forma de um novo produto mas também de uma nova solução multifuncional (considerando a integração com soluções de pavimento radiante, revestimento ou pavimento interior para melhoria do conforto térmico ou revestimento exterior para isolamento térmico).
Mercado e Potenciais clientes
Tendo sido obtidas soluções diferenciadoras com elevada incorporação de inovação tecnológica, o enfoque no curto prazo foi direcionado aos produtos de maior abrangência e de menor time-to-market. Os diferentes produtos poderão ter estratégias diferentes de integração no mercado, uma vez que têm funções distintas, embora dentro do mesmo conceito – a poupança energética.
Entre os potenciais clientes incluem-se arquitetos e demais projetistas, construtores e também particulares, nos mercados nacional e de exportação.
5. Avaliação Ex-Post
O mérito dos desenvolvimentos atingidos é avaliado pelos promotores sobretudo numa perspetiva do mercado potencial deste produto. Em sede de candidatura existia, à partida, uma motivação grande para este projeto decorrente da necessidade de conforto térmico no interior dos edifícios e de contrariar o respetivo aumento do consumo de energia, tanto em edifícios residenciais como de serviços, os quais representam uma parte significante dos consumos globais de energia e das emissões de gases com efeito estufa. Este potencial foi incrementado pelo interesse neste tipo de produto demonstrado pelo promotor.
Considera-se que foram atingidos os objetivos a que o consórcio se propôs inicialmente -o desenvolvimento de pavimentos cerâmicos com características térmicas melhoradas para a gestão passiva do consumo de energia em edifícios (produtos cerâmicos em corpo bi-estratificado denso-poroso - grés de bicamada denso-porosa e azulejo com PCM integrado - Grés bicamada com PCM integrado e PCM). No decorrer do processo de desenvolvimento foram identificadas oportunidades técnicas para o lançamento de novos produtos e diferentes aplicações.
No final do projeto foram apresentados e divulgados protótipos pré-industriais dos produtos resultantes. Todos os desenvolvimentos efetuados foram incorporados no produto final. Os produtos obtidos são considerados significativamente inovadores, considerando os produtos existentes no mercado de pavimento e revestimento cerâmicos.
Para as empresas e restantes entidades envolvidas, este projeto representou um esforço significativo de alargamento de uma base de conhecimento científico e tecnológico pré-existente.
Tratando-se de parceiros de referência nos seus sectores, realça-se a estreita colaboração desenvolvida entre as empresas envolvidas e a entidade do SCTN.
6. Links
Site | Cinca: www.cinca.pt
Site | CICECO/UA – Centro de Investigação em Materiais Cerâmicos e Compósitos/Universidade de Aveiro: http://www.ciceco.ua.pt/index.php?language=pt
Site | CTCV – Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro: http://www.ctcv.pt/