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I WORKSHOP DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE 2016 DEMANDA DE ENERGIA E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA Heverton Bacca Sanches1, Prof. Dr.Antonio Cesar Germano Martins 2 1GASI, Ciências Ambientais, UNESP “Júlio de Mesquita Filho” Campos Sorocaba Abstract Investing in energy efficiency projects can have a cost and return more attractive or better than investments in generation of new sources of energy. The residential, building and commercial, industrial and transport may have interesting opportunities for design application for energy efficiency. Finding technological solutions of low or quick cost return, seeking the reduction of energy intensity, which is the ratio of energy consumed for the goods and services provided at a level sufficient to offset the economic growth and reduce energy consumption, could be a great option in terms of sustainability. Keywords: Energy efficiency, demand and project. Resumo Investir em projetos de eficiência energética pode ter um custo e retorno tão atraente ou melhor que investimentos em geração de novas fontes de energia. Os setores residencial, predial e comercial, industrial e de transportes podem ter oportunidades interessantes para a aplicação de projeto que visem a eficiência energética. Encontrar soluções tecnológicas de custo baixo ou rápido retorno, na busca da diminuição da intensidade energética, que é a razão da energia consumida para os bens e serviços fornecidos, em nível suficiente para compensar o crescimento econômico e reduzir o consumo de energia, pode ser uma ótima opção em termos de sustentabilidade. Palavras Chaves: Eficiência Energética, demanda e projeto. 1. INTRODUÇÃO Fomentar a eficiência energética pode ser mais interessante do que investir em novas fontes de geração de energia. No Brasil, segundo o Relatório Resultados PROCEL 2015, a economia de energia, em 2014, foi de 10,517 bilhões de kWh, o que correspondeu a 2,2% de todo o consumo nacional de energia elétrica no período e ao consumo de energia anual de aproximadamente 5,25 milhões de residências brasileiras, ou 1,425 milhão tCO2 equivalentes, o que corresponde às emissões proporcionadas por 489 mil veículos durante um ano, ou ainda a energia fornecida por uma usina hidrelétrica com capacidade de 2.522 MW em um ano. A base desse estudo partiu do relatório produzido sob a coordenação de José Goldemberg e Steven Chu, Um futuro com energia sustentável: iluminando o caminho, principalmente o capítulo 2, Demanda energética e eficiência. Considerando, ainda, a Série Estudos de Eficiência Energética, Nota Técnica 10/14, Consumo de Energia no Brasil: Análises Setoriais, as Avaliações do Mercado de Eficiência Energética no Brasil nas diferentes classes de consumo, como Indústria, Residência e Comércio, guiados principalmente pelo Procel, o Relatório Resultados Procel 2015 e o Plano Nacional de Energia 2030 do Ministério de Minas e Energia, foi buscado analisar com base no relatório de José Goldemberg e Steven Chu, revisar, dentro de uma abordagem dos números brasileiros, as perpectivas para projetos de eficiencia energética no país. 2. VIABILIDADE PARA PROJETOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO BRASIL No brasil, há um potencial para economizar 10% de todo o consumo de energia. Por tipo de cliente, o maior potencial de redução (eficiência energética) está na residência dos brasileiros. A ABESCO (Associação Brasileira das Empresas de Serviços e Conservação de Energia) estima que poderia ocorrer uma redução de 15% nas casas. Esse percentual é maior do que o dos consumidores industrial, comercial e outros que poderiam economizar, em média, 6,20%; 11% e 10%. Já, o setor industrial brasileiro consome cerca de 35% da energia elétrica do país, e 2/3 dessa energia é utilizada em sistemas motrizes. A redução do consumo de energia pelo uso mais eficiente proporciona à indústria mais competitividade e produtividade, além de maior disponibilidade de energia e redução de impactos ambientais. Figura 1. Consumo de Energia por Setor em 2012. Fonte: EPE (2013c). Sendo assim, podemos partir do princípio que investir em projetos de eficiência energética pode ter um custo e retorno tão atraente ou melhor que investimentos em geração de novas fontes de energia. Vale considerar, também, que a busca pela sustentabilidade pode determinar não só nas mudanças na maneira como produzimos energia, como também, na forma I WORKSHOP DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE 2016 como a usamos, ou seja, na eficiência energética. O que reforça o argumento que, muitas vezes, reduzir a quantidade de energia necessária para a produção de bens e serviços, pode ser uma oportunidade para melhorias na equação da demanda de energia, oferecendo benefícios de curto e longo prazos quando relacionado a investimentos em projetos para geração de energia adicional. Encontrar soluções tecnológicas de custo baixo ou rápido retorno, na busca da diminuição da intensidade energética, que é a razão da energia consumida para os bens e serviços fornecidos, em nível suficiente para compensar o crescimento econômico e reduzir o consumo de energia, pode ser uma ótima opção em termos de sustentabilidade. Além disso, vale sugerir políticas e planos de incentivo na busca da eficiência energética, para verificar, inclusive, seus resultados na melhoria dos níveis de bem-estar da população, segundo o Índice de Desenvolvimento Humano (IDH). O desenvolvimento e o emprego de tecnologias inovadoras em processos industriais são capazes de reduzir o consumo de energia, mas algumas dessas tecnologias, também, podem ser usadas no comércio e nos sistemas prediais, por exemplo: - Computação em Nuvem (cloud computing); - Rede Elétrica Inteligente (smart grid); - Sistemas de Iluminação e Light Emission Diode (LED); - Motor Elétrico de Alto Rendimento; - Equipamentos de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado. O Relatório Resultados PROCEL 2015 coloca que a economia de energia no Brasil, em 2014, foi de 10,517 bilhões de kWh, o que correspondeu a 2,2% de todo o consumo nacional de energia elétrica no período e ao consumo de energia anual de aproximadamente 5,25 milhões de residências brasileiras, ou 1,425 milhão tCO2 equivalentes, o que corresponde às emissões proporcionadas por 489 mil veículos durante um ano, ou ainda a energia fornecida por uma usina hidrelétrica com capacidade de 2.522 MW em um ano. Já, no setor de transportes, o consumo de energia final, ou seja, a demanda de energia, aumentou de 25,8% em 1990 para 31,3% em 2012, no Brasil. O que significa um acréscimo anual médio de 4,1% durante o período 1990 a 2012. Vale lembrar, no entanto que grande parte dessa energia vem de combustíveis fósseis, principalmente óleo diesel. Sendo assim, vale considerar, também, uma abordagem no que diz respeito a eficiência energética no setor de transportes, uma vez que sabemos que os transportes ferroviários, por exemplo, são dez vezes mais energo-eficiente por quilómetro do que o transporte rodoviário, a maior demanda do setor. Já, para veículo leves, uma redução de 10% no peso do veículo, por exemplo, pode melhorar a economia de combustível em 4% a 8%. O uso de múltiplas tecnologias, no entanto, levam à 25% a 33% de economia de combustível sem custo adicional. Temos ainda o valor de 61% de aumento em economia de combustível utilizando tecnologia híbrida paralela a um custo adicional de 20% no veículo (Owen e Gordon 2003). Na busca de melhores resultados em eficiência energética, vale considerar portanto, as políticas de incentivo, como: - ESCOs (Energy Services Company) que são Empresas de Engenharia, especializada em Serviços de Conservação de Energia, ou melhor, em promover a eficiência energética e de consumo de água nas instalaçõesde seus Clientes; - “Feebates” - Programas visando modificar os hábitos de compra nos setores de transportes e energia. Impostos seriam cobrados nas vendas. 2.1. Eficiência energética no setor residencial e comercial Se o maior potencial de economia de energia está na residência dos brasileiros, façamos uma análise desse contexto. Analisando o gráfico da figura 2, do Plano Nacional de Energia 2030, observamos um aparente potencial de aplicação de medidas de eficiência energética na refrigeração (34%), aquecimento de água (25%) e ilumiação das residências (21%), principalmente pela aplicação de novas tecnologias mais eficientes. Figura 2. Estrutura de consumo de energia elétrica por uso final no setor residencial (%) – 2005. Fonte: EPE, 2006b. Em comparação com a Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa na Classe Residencial, percebemos um panorama muito próximo, porém, com a troca de posição entre a participação dos eletrodomésticos em relação ao uso final apresentado acima. Ou seja, nessa avaliação o chuveiro (24%) tem maior participação no consumo de energia, seguido por geladeira (22%), ar condicionado (20%) e depois lâmpadas (14%). I WORKSHOP DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE 2016 Figura 3. Participação dos Eletrodomésticos no Consumo no BRASIL. Fonte: Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa na Classe Residencial. Fonte: Procel Info. Considerando os números dos dois gráficos, figuras 2 e 3, apresentados percebemos que as políticas de incentivo a troca de geladeiras em comunidades carentes, bem como políticas de desoneração para fabricação e venda de geladeiras novas com o devido cuidado para o recolhimento e devida destinação das antigas podem ser eficientes na busca da melhora do consumo de energia. A tabela abaixo mostra a evolução do consumo de energia elétrica nos refrigeradores onde pode ser visto até 26% de economia no tipo Refrigeradores Combinados. Tabela 1. Evolução do consumo de energia elétrica de refrigeradores com selo PROCEL. Fonte: Resultados PROCEL 2015 A iluminação, também aparece como um importante consumo no uso final da energia, portanto, sugerir o uso de sistemas de controle da iluminação com melhor aproveitamento da iluminação natural, automação por meio de sensores de iluminação e dimerização, e principalmente a troca pela tecnologia de Light Emission Diode (LED), podem levar a ótimos resultados uma vez esta pode ser 35% mais eficiente do que as demais tecnologias de lâmpadas, segundo dados do relatório Resultados PROCEL 2015. Tabela 2. Luminosidade e potência de diferentes tecnologias de lâmpadas. Fonte:Philips O aquecimento de água, representado principalmente pelo chuveiro elétrico, pode apresentar um grande potencial de economia de energia elétrica, uma vez que tecnologia de controle de aquecimento por dimerização é pouco conhecida. Podemos considerar ainda a inexistência de políticas de desoneração para projetos de instalação de sistemas de aquecimento de água por placas solares, que em conjunto com sistemas de dimerização podem apresentar ótimos resultados. Figura 4. Diagrama esquemático de um sistema de aquecimento solar de água. Fonte: Plano nacional de energia 2030. É bom observar no entanto que outros sistemas podem apresentar elevado investimento na instalação e maior consumo de água, o que pode elevar o custo por banho, conforme indicado na tabela 3. I WORKSHOP DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE 2016 Tabela 3. Custo pode banho de 8 minutos. Fonte: CIRRA. Por fim, considerar projetos arquitetônicos com melhor circulação ou aproveitamento do ar, áreas verdes nos arredores das construções, bem como sistemas de climatização mais eficientes com variação de velocidade (Tecnologia Inverter), bem como isolação das áreas climatizadas na busca do melhor aproveitamento do ar gelado, ou ainda, sistemas de reaproveitamento do ar gelado, podem ajudar na melhora da eficiência no quesito ar condicionado. Podemos sugerir aqui que a mesma política de desoneração para troca de geladeiras antigas poderia funcionar para a troca de ares condicionados antigos, também. Sempre lembrando que é importantíssimo nesse processo recolher o ar condicionado antigo para que ele não seja reutilizado em outra instalação. Vale ressaltar aqui a característica do setor comercial e público, com consumo de energia mais direcionado para a climatização (48%) e iluminação (23%), onde as iniciativas sugeridas podem ser similares às apresentadas para o setor residencial, na busca da eficiência energética. Figura 5. Distribuição por consumo por uso final. Fonte: Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa na Classe Comercial. Fonte: Procel Info. Todas as sugestões apresentadas acima devem ser acompanhadas de medidas de concientização da população, pois o comportamento das pessoas influencia diretamente no bom funcionamento, na economia e eficiência energética das instalações residenciais e comerciais. Isso pode ser visto em uma pesquisa realizada em Portugal, onde 55,5% das pessoas afirmaram que as campanhas de sensibilização para uma utilização mais eficiente de energia são suficientes e adequadas, bem como na sugestão de quais medidas o governo deveria adotar, onde, 33,2% sugerem mais campanhas de sensibilização. Figura 6. Influencia das campanhas de sensibilização em Portugal. Fonte: Estudo de mercado “Mudança de Comportamento no âmbito da Eficiência Energética” – DATA E / ADENE 2011. No Brasil isso pode ser visto por meio da evolução dos cadastros no portal Procel Info. Figura 7. Evolução do número de usuários cadastrados no portal Procel Info no período 2006-2014. Fonte: Resultados PROCEL 2015. 2.3. Eficiência energética no setor industrial Se o setor industrial é o maior responsável pelo consumo de energia, pode apresentar também, uma importa importante oportunidade para avanços em eficiência energética. Segmentando a indústria em diferentes setores, percebemos que a Siderugia e o Papel & Celulose apresentam os maiores consumos com 38% e 23%, respectivamente. Figura 8. Consumo de Energia em Indústrias Energointensivas. Fonte: EPE (2013b). I WORKSHOP DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE 2016 A maior parte do consumo desses setores está nos sistemas motrizes, com 68% da energia elétrica usada pelo setor secundário. Tabela 4. Participação da força motriz no consumo em eletricidade na indústria. A sugestão para melhora do consumo energético nesse setor pode estar na busca da eficiência energética de bombas e sistemas hidráulicos, ventiladores e sistemas de ventilação, compressores de ar e sistemas de ar comprimido, uso de acionadores de velocidade variável, compressores de fluido refrigerante e sistemas de refrigeração e ar condicionado; sistemas de manuseio de material (pontes-rolantes, elevadores de caneca, esteiras rolantes, ensacadeiras, etc.) e de processamento (agitadores, peneiras, compressores de processo, prensas, extrusoras, máquinas-ferramenta, trefiladeiras etc.). Para tanto, alguma medidas de eficiência energética podem ser adotadas nos sistemas apresentados acima, como: - Uso de motor de alto rendimento; - Adequação da potência do motor à carga; - Uso de acionadores (conversores de freqüência, regulador de tensão). Em relação aos motores, o Brasil já vem elevando seus rendimento nominais tanto da linha padrão como da linha de alto rendimento, aplicando mecanismos de “etiquetagem e padronização”, desde 1993. As metas de rendimento são sempre estabelecidas por consenso entre os fabricantes, por exemplo, Weg, Kohlbach, Eberle, Sew, Siemens, a Cepelque é a responsável pelos testes, o Inmetro e Procel, que coordenam o processo. Outra suposição é a operação de motores a metade da sua carga, ou seja, sobredimencionados para a carga que operam. Considerando uma amostra de 2.119 motores da indústria brasileira analisada (GARCIA, 2003), 36% operavam a menos de 50% da carga nominal. Operar a baixa carga significa operar a baixo rendimento, em especial quando a carga é menor que a metade da nominal. Já o uso de acionadores como conversores de freqüência, regulador de tensão, entre outros equipamentos, pode alcançar 50% de economia em aplicações de acionadores de velocidade ajustável. Sem contar a possibilidade de contar com uma série de benefícios adicionais à economia de energia, como melhor controle do processo, redução de ruído, redução da manutenção necessária pelas partidas e paradas mais suaves, não só para a bomba e o motor, como para todo o sistema hidráulico por evitar os golpes de aríete, por exemplo. Sendo assim, políticas de estímulo para a troca dos motores antigos por novos, seriam muito bem-vindas, portanto, programas de desconto, contratos de performance de energia e leilões de eficiência energética podem ser medidas adequadas para incentivar o uso destes motores. Aí entra a importância das ESCOs que podem ser as empresas que facilitarão o crédito, treinamento, darão o apoio institucional e porque não, farão a conscientização para a evolução da utilização de motores com maior rendimento. 2.3. Eficiência energética no setor de transportes Por fim, porém, não menos importante, analisemos o setor dos transportes, aparentemente sem a devida atenção no que diz respeito às ações e políticas para eficiência energética no Brasil, apesar de ser o segundo setor no quesito consumo. Figura 9. Consumo de Energia no Setor Transportes por Fonte. Fonte: EPE (2013b). Vale considerar a predominância do óleo diesel e da gasolina, principalmente devido a estrutura de transportes no Brasil, majoritariamente rodoviária, representada pela utilização de caminhão, ônibus, automóveis, comerciais leves e motocicletas. Isso pode ser percebido na figura 10, onde os modais aéreo, hidroviário e ferroviário não representam 10% do consumo de energia no setor em 2012. Figura 10. Consumo de Energia no Setor Transportes por Modal. Fonte: EPE (2013b). I WORKSHOP DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE 2016 É importante ressaltar ainda que mais do que a predominância rodoviária, o transporte de passageiros é maior do que o transporte de cargas. Figura 11. Divisão do Consumo de Energia no Setor Transportes. Fonte: EPE (2012). E ainda percebendo um maior consumo de gasolina e álcool, a predominância é do transporte individual, uma vez que veículos de carga tendem a utilizar motores à diesel. Figura 12. Evolução da demanda de combustíveis por veículos leves. Fonte: EPE (2012) e EPE (2013c). Uma das possíveis abordagens para melhorar o consumo desse setor poderia ser a melhora da eficiência dos veículos leves, porém, o que pode ser visto é uma melhora pela utlização de motores Flexfuel, principalmente quando utilizam gasolina (17% entre 2003 e 2009, de 10,3 km/l para 12 km/l), conforme visto na figura abaixo. Figura 13. Evolução da eficiência dos veículos leves. Fonte: MMA (2014). Porém, apesar desse panorama, pode ser verificado a partir de 2001 um importante decréscimo na venda de veículos de 1000cc, e um aumento nas vendas de veículo com maior motorização. Figura 14. Participação dos automóveis 1000cc no total licenciado. Fonte: ANFAVEA (2013). Apesar de existirem políticas voltadas ao incentivo para melhoria da eficiência dos veículos novos de ciclo Otto no Brasil, promovidas pelo INMETRO para a indústria, como por exemplo o Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular, podemos sugerir que apenas a sensibilização e conscientização dos consumidores pode melhorar o panorama de consumo de combustíveis. Além disso, a desoneração para a produção de veículos híbridos e até mesmo elétricos poderia ajudar muito nesse panorama brasileiro, com hegemonia do transporte individual, uma vez que a tecnologia híbrida leva a até 61% de aumento em economia de combustível a um custo adicional de 20% no veículo (Owen e Gordon 2003). Agora, políticas de estímulo ao uso de transporte coletivo, principalmente o hidroviário e ferroviário, no Brasil, poderiam ajudar a mudar a característica de consumo de combustíveis e portanto do consumo energético brasileiro. Para tal iniciativa vale considerar a utilização de tecnologias com avanços hidrodinâmicos e aerodinâmicos, bem como a utilização de combustíveis mais eficientes ou até mesmo eletricidade para o caso do transporte ferroviário. A mesma análise pode ser considerada para o transporte de carga. Aqui vale relembrar os “Feebates”, que são programas visando modificar os hábitos de compra nos setores de transportes e energia. Impostos seriam cobrados nas vendas de veículos com baixa eficiência e descontos seriam dados para veículos mais eficiêntes. 3. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Considerando o clima e intensidade solar no Brasil, a melhor utilização, ou mesmo, a desoneração ou estímulo ao uso de sistemas de aquecimento solar pode ajudar na diminuição do consumo de energia em sistemas de aquecimento de água. Sugerir o uso de sistemas de controle da iluminação com melhor aproveitamento da iluminação natural, automação por meio de sensores de iluminação e dimerização, e principalmente a troca pela tecnologia de Light Emission Diode (LED), podem levar a ótimos resultados não só nas residências como nos prédios comerciais, públicos e até mesmo nas indústrias. I WORKSHOP DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE 2016 Projetos arquitetônicos com melhor circulação ou aproveitamento do ar natural, áreas verdes nos arredores das construções, bem como sistemas de climatização mais eficientes com variação de velocidade (Tecnologia Inverter), bem como isolação das áreas climatizadas na busca do melhor aproveitamento do ar gelado, ou ainda, sistemas de reaproveitamento do ar gelado, podem ajudar na melhora da eficiência no quesito ar condicionado. Na indústria percebemos qua ainda existem oportunidades principalmente nos sistemas motrizes, ou seja, pela utilização de motores elétricos com maior rendimento, cálculo mais adequado as cargas que esses motores acionam e a utilização de inversores de frequência e soft-starters, por exemplo. Finalmente, pelos números e sugestões apresentadas, podemos verificar grandes oportunidades no setor de transportes, o segundo maior consumidor de energia no país. Porém, isso passará principalmente por uma mudança nas políticas e planejamento para esse setor, dando maior prioridade ao transporte coletivo e de carga pelos modais hidroviários e ferroviários, pouco utilizados, no entanto com muito potencial. Podemos observar ainda que o Brasil preferiu adotar políticas de estímulo ao desenvolvimento da eficiência dos veículos novos por Ciclo Otto, e tecnologia Flexfuel, ou seja, que podem ser abastecidos por gasolina ou álcool, porém, pode ser importante iniciar um projeto de estímulo ao desenvolvimento e adoção de veículos híbridos e elétricos, principalemente pelo fato dos números do transporte individual serem elevados, no país. 4. CONCLUSÕES Percebemos que o Brasil por meio do ministérios de Minas e Energia, da Empresa de Pesquisa Energética, do Procel, do INMETRO, da ANEEL e outros, conhece as características e números do consumo energético nos seus setores residencial, predal público e comercial, industrial e de transportes, porém, parece não buscar com a agressividade necessária as oportunidades custo-efetivas para melhorar a eficiência energética e reduzira intensidade energética na sua economia. Se a adoção de tecnologias mais eficiêntes é dificultada pelo custo, desonerá-las pode ser a solução mais interessante para a sua utilização imediata. Além disso, as novas tecnologias trazem novas oportunidades para um mercado muitas vezes saturado ou ineficiente. Portanto, as ESCOs (Energy Services Company) que são Empresas de Engenharia, especializada em Serviços de Conservação de Energia, podem ser a solução imediata e mais interessante para desenvolver e estimular a adoção de medidas de eficiência energética, seja nos setores residencial, predial e industrial. Cabe, ainda, sugerir o início imediato de um projeto de estímulo ao desenvolvimento e adoção de veículos híbridos e elétricos, principalmente pelo fato dos números do transporte individual serem elevados, no país. Finalmente, pela diminuição da utilização do transporte individual e também do consumo de combustíveis fósseis, é importante para o país estimular o desenvolvimento dos modais hidroviários e ferroviários, não só para o transporte coletivo, como para o de carga, o que poderia refletir diretamente no consumo de diesel. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA [1] Goldemberg, José e Steven Chu (2007). Um future com energia sustentável: iluminando o caminho. FAPESP, Academia Brasileira de Ciências e InterAcademy Council; pp. 85−134. [2] Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética. Série Estudos de Eficiência Energética, Nota Técnica 10/14, Consumo de Energia no Brasil: Análises Setoriais. Brasília, 2014. Relatório. PDF. [3] ELETROBRAS. Procel. Resultados Procel 2015: Ano Base 2014. Brasília, 2015. Relatório. PDF. [4] Grupo de Chuveiros da Abinee - GCA - e o CIRRA (Centro Internacional de Referência em Reuso de Água). USP. Avaliação do consumo de insumos em chuveiro elétrico, chuveiro híbrido, aquecedor a gás, aquecedor solar e aquecedor de acumulação elétrico. São Paulo, 2009. Relatório. PDF. [5] Ministério de Minas e Energia. Secretaria de Planejamento e Desenvolvimento Energético. Plano Nacional de Energia 2030. Brasília, 2007. Relatório. PDF. [6] http://www.procelinfo.com.br/. Acesso em: 29 de maio. 2016.