A DISCIPLINA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA UFJF

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1 A DISCIPLINA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA UFJF Danilo Pereira Pinto 1, Edimar José de Oliveira 2 e Henrique Antônio Carvalho Braga 3 Universidade Federal de Juiz de Fora 1 Rua Tietê, 173/202 São Mateus Juiz de Fora MG danilo@engelet.ufjf.br Universidade Federal de Juiz de Fora 2 edimar@eletrica.ufjf.br Universidade Federal de Juiz de Fora 3 hbraga@engelet.ufjf.br Resumo. Conservar energia é manter ou melhorar o padrão de serviços e a qualidade de vida, com menor custo no consumo de energéticos. Com a redução ou eliminação dos desperdícios, a partir de mudanças comportamentais (educação), aprimoramentos administrativos, ações corretivas e introdução de novas tecnologias, é possível conquistar diferenciais competitivos. O combate ao desperdício de energia funciona como uma fonte virtual de produção de energia elétrica. Isto quer dizer que a energia não desperdiçada por um consumidor pode ser utilizada por outro. Esta é a fonte de produção de energia mais econômica e mais limpa que existe, pois não agride o meio ambiente. Este trabalho, apresenta a experiência no oferecimento de uma disciplina de Eficiência Energética para os alunos do curso de Engenharia Elétrica da Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Juiz de Fora. Palavras-chave: Eficiência energética, Energia elétrica, Hábitos de consumo NTM - 36

2 1. INTRODUÇÃO Conservar energia é manter ou melhorar o padrão de serviços e a qualidade de vida, com menor custo no consumo de energéticos. Com a redução ou eliminação dos desperdícios, a partir de mudanças comportamentais (educação), aprimoramentos administrativos, ações corretivas e introdução de novas tecnologias, é possível conquistar diferenciais competitivos [1,2]. Por muito tempo acreditava-se que a Terra era inexaurível e podia oferecer, sem qualquer custo ou conseqüência, o necessário à execução de planos de desenvolvimento das nações. Evidentemente o ser humano não nasce com tal visão, ela foi formada através de um processo educativo em que não havia preocupação com o desperdício, ao contrário, estimulava-se o consumo de energia. A sociedade atual busca o "desenvolvimento sustentável", que está relacionado ao desenvolvimento atrelado ao gerenciamento dos recursos naturais e à proteção do meio ambiente global, visando ao mesmo tempo resolver o problema da pobreza, aperfeiçoar a condição humana e preservar os sistemas biológicos, dos quais toda vida depende. Além disso, é necessário que haja disponibilidade de recursos naturais em níveis semelhantes aos atuais para as gerações futuras, e também o acesso igualitário entre os homens, aos recursos naturais ou aos "bens" econômicos e sociais [3]. Com esta visão, o combate ao desperdício (energia, água, alimentos etc.) se justifica por si só. A conservação de energia ou, em outras palavras, o uso racional da energia significa melhorar a maneira de se utilizar a energia sem abrir mão do conforto e das vantagens que ela proporciona. Ao se tratar da energia elétrica, verifica-se que as fontes de energia na natureza estão cada vez mais escassas e temos que procurá-las cada vez mais distantes dos centros consumidores. A tendência mundial é o combate ao desperdício através de equipamentos eficientes e novos hábitos de consumo. Além disso, restrições econômicas nos levam ao uso racional das capacidades disponíveis, em lugar de se construir novas unidades de geração e transmissão. Para adequar o sistema elétrico à nova necessidade de modernização, foram criados programas de incentivo à conservação de energia através do Programa Nacional de Conservação de Energia (PROCEL) e programas de pesquisa e desenvolvimento. O combate ao desperdício de energia funciona como uma fonte virtual de produção de energia elétrica. Isto quer dizer que a energia não desperdiçada por um consumidor pode ser utilizada por outro. Esta é a fonte de produção de energia mais econômica e mais limpa que existe, pois não agride o meio ambiente. Este novo paradigma pode ser alcançado a partir de mudanças comportamentais, ou seja, através do desenvolvimento de novos hábitos de consumo. A experiência da da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) na área acadêmica de uso racional de energia elétrica é fruto de um projeto de conservação de energia realizado em conjunto com o PROCEL. No âmbito deste projeto foi realizado um Curso de Diagnóstico Energético. Baseado na experiência com o curso piloto, em experiências semelhantes em outras Instituições de Ensino Superior (IES) e seguindo as diretrizes traçadas pelo PROCEL, foi elaborada a proposta de criação de uma disciplina no Curso de Engenharia Elétrica da UFJF. Esta disciplina foi oferecida no primeiro semestre de 2001 para alunos do sétimo ao décimo períodos. Neste trabalho, apresentam-se as características da disciplina Eficiência Energética e os resultados obtidos. Este é um tema atual, que desperta a curiosidade, a motivação e a criatividade dos alunos, amplia o mercado de trabalho e promove o desenvolvimento social. 2. PANORAMA ATUAL O setor elétrico brasileiro passa pela criação de um novo modelo chamado modelo competitivo, tendo como órgão regulador a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), o qual instituiu o Mercado Atacadista de Energia (MAE) e o Operador Nacional do Sistema (ONS). O objetivo primordial deste modelo é atrair capitais de empresas privadas para o setor como uma alternativa para atender o crescente aumento na demanda por energia elétrica, que por exemplo, no Brasil tem crescido a taxas médias em torno de 6% ao ano [4]. Uma outra alternativa, a de menor custo, é o combate ao desperdício de energia. Para se ter uma idéia do potencial desta opção, em 1997 a energia elétrica total produzida no Brasil foi de 322 bilhões de kwh. A menos de uma perda na transmissão e distribuição de 10%, dever-se-ia ter faturado 290 bilhões de kwh. Entretanto a energia faturada foi 274 bilhões de kwh. Os 16 bilhões de kwh representam o desperdício de energia no lado da oferta. O PROCEL tem implementado diversas ações visando o combate ao desperdício, tanto no lado da oferta quanto no lado da demanda. A redução no consumo observada de 1995 a 1998 que eqüivale à economia de se ter que construir uma usina de 1430 MW. Segundo as metas de longo prazo do programa incluídas no Plano 2015 da Eletrobrás, a redução do consumo deverá ser da ordem de 130TWh no ano de 2015, o que eqüivale a evitar a expansão do sistema elétrico em MW (cerca de duas usinas de Itapu), com ganho líquido para o Brasil de R$ 34 bilhões [5]. Uma outra alternativa, não menos importante, consiste na disseminação do conhecimento e educação para o problema de conservação de energia. Isto é importante porque vem de encontro à velha cultura do desperdício, ou seja, cria-se uma cultura de uso racional de energia. Dentro desta linha o PROCEL atua no ensino fundamental e médio através do projeto PROCEL nas Escolas [6]; no ensino médio técnico, através de apoio à criação de disciplinas de NTM - 37

3 conservação de energia para os cursos de eletrotécnica, eletrônica, mecânica e civil; e no ensino superior, iniciam-se as análises para a implementação de conteúdos de conservação de energia nas disciplinas dos cursos de graduação [7]. Dentro das idéias iniciais de envolvimento dos cursos de graduação, pode-se destacar: que a matéria Meio Ambiente, nos diversos cursos, deva abranger conteúdos de conservação de energia, fontes renováveis e não renováveis; a inclusão da matéria Conservação de Energia nas diretrizes curriculares para os cursos de engenharia e arquitetura; Além disso, a fim de despertar ainda mais o interesse acadêmico pelo assunto, sugere-se ao PROCEL a criação de um certificado para os alunos que cumprirem um conteúdo mínimo e desenvolverem trabalhos na área de conservação de energia. Atualmente, devido a crise energética que se instalou no nosso país, com ameaças de racionamento, cortes no fornecimento, aumento de tarifas etc. viu-se uma grande mobilização social visando a redução do consumo. Sem dúvidas, pode-se afirmar que o uso racional de energia é uma das maneiras de se enfrentar os problemas da crise energética, modificando os hábitos de consumo e evitando o desperdício. 3. CURSOS DE GRADUAÇÃO Os cursos de graduação ainda não incorporaram efetivamente o conteúdo de eficiência energética em seus currículos. Isto não é diferente nos cursos de engenharia e arquitetura da UFJF. Um claro exemplo é a formação dos engenheiros civis e arquitetos, onde pouca ou nenhuma atenção tem sido dada aos estudos de efeitos térmicos em edificações. Isto resulta em construções que apresentam grande consumo de energia para condicionamento de ar, entre outros [8]. Outro exemplo clássico é o mal aproveitamento da iluminação natural nas edificações. Estima-se a possibilidade de redução de 10 a 15% no consumo de energia elétrica na iluminação, apenas com melhor aproveitamento da iluminação natural [9]. Observa-se então, uma necessidade de incorporar temas referentes a eficiência energética nos currículos dos cursos de graduação, que justifica-se por: (i) Mercado de trabalho O ambiente competitivo impõe aos consumidores a redução de custos com energia elétrica, e isto requer análises profundas da planta do consumidor (conhecido como diagnóstico energético [10]), tanto na fase de implantação do projeto como na fase de funcionamento. Verifica-se, atualmente, um grande aumento do número de Empresas de Serviços de Conservação de Energia ESCOs. (ii) Criar uma cultura de uso racional dos energéticos. Esta linha de atuação consiste em intensificar ações educativas, no sentido de mudar a cultura do desperdício. Para tanto, uma alternativa seria a continuidade do projeto PROCEL nas Escolas, com alunos do ensino fundamental e médio e também com alunos de graduação. Ressalta-se, ainda, que os alunos dos cursos de engenharia e arquitetura atuarão diretamente nos projetos e operação de sistemas elétricos, difundindo a cultura do uso racional de energia. (iii) Formação dos profissionais integrados no seu contexto sócio-econômico Além da mudança de hábitos, estes graduandos estarão capacitados a atuar na sociedade, transformando-a. Com o conhecimento de seu contexto, estes estarão mais preparados a enfrentar o mundo do trabalho e suas modificações. (iv) Formação de Multiplicadores Os egressos, agindo na sua comunidade, irão atuar como multiplicadores, provocando alterações nesta cultura do desperdício. No Brasil, algumas Instituições de Ensino Superior - IES já iniciaram a incorporação de temas relacionados com a conservação de energia em suas grades curriculares, através de cursos de extensão ou de pós graduação. 4. EXPERIÊNCIA DA UFJF A experiência da da UFJF na área acadêmica de uso racional de energia é fruto de um projeto de conservação de energia realizado em conjunto com o PROCEL. No âmbito deste projeto foi realizado um Curso de Diagnóstico Energético. Por se tratar de um curso piloto, foram oferecidas inicialmente 40 vagas. O curso superou as expectativas de público, o que comprovou o interesse dos alunos e da comunidade. Isto representou um indicativo da necessidade de se criar uma disciplina sobre eficiência energética. Foi então proposta à Coordenação do Curso de Engenharia Elétrica e aprovado pelos órgãos competentes da universidade a criação de uma disciplina eletiva Eficiência Energética, com carga horária de 60 horas/aula. Esta disciplina foi oferecida no primeiro semestre de 2001 para alunos do sétimo ao décimo períodos. A carga horária total (60 horas/aula) foi dividida em aulas teóricas e palestras (45 horas/aula) e parte prática (15 horas/aula). Espera-se que ao final do curso, os alunos tenham condições de realizar projetos de eficientização energética, propondo ações que conduzam ao funcionamento eficiente das instalações e ao uso racional de energia elétrica. NTM - 38

4 A disciplina segue todas as normas da UFJF, estabelecidas pelo Regulamento Acadêmico de Graduação (RAG), onde a freqüência mínima obrigatória é de 75% e são estão definidas, no mínimo, duas avaliações. A avaliação dos alunos foi realizada em duas etapas: trabalhos desenvolvidos durante a parte teórica e trabalho final, que representa a parte prática. Diversas referências bibliográficas, além das citadas [1 a 16], foram consultadas, dentre elas, páginas da Internet e material de divulgação do PROCEL, CEMIG, FURNAS etc. A ementa da disciplina é apresentada a seguir: - Panorama atual do setor elétrico brasileiro; - Conservação de energia, PROCEL, campanhas educativas; - Otimização energética, metodologia de diagnóstico, auditoria energética; - Análise de contas de energia e análise tarifária - Avaliação econômica - GLD Gerenciamento pelo Lado da Demanda; - Fator de potência e qualidade de energia; - Eficiência energética em sistemas de iluminação - Sistemas de refrigeração - Ar Condicionado; - Potencial de conservação de energia em diversos usos finais: motores, transformadores, microcomputadores etc.; - Geração na ponta e cogeração; - Eficiência Energética na Arquitetura. 5. RESULTADOS OBTIDOS O número de alunos interessados no curso foi bastante elevado. Entretanto, a maioria ainda não havia cumprido os pré-requisitos. Matricularam-se no curso 28 alunos, e deste total, apenas 2 não terminaram o curso por serem alunos formandos, terem participado do curso piloto e terem cursado o número de créditos exigidos para integralização do curso. O índice de freqüência foi acima do exigido pela legislação. Os alunos desenvolveram trabalhos individuais e em equipe. Dentre os trabalhos individuais, destacam-se levantamento da matriz energética de uma instalação residencial, programação de uma campanha educativa, análise de contas de energia, análise da iluminação de uma instalação etc. Dentre estes, destaca-se a programação da campanha educativa, onde eles apresentaram grande criatividade no desenvolvimento de slogans, jogos, adesivos, cartazes e camisas. Todo este material será utilizado na campanha educativa que será realizada na da UFJF. O trabalho final da disciplina, realizado em equipe, foi o desenvolvimento de um projeto de eficientização energética. As equipes optaram entre propor a instalação a ser analisada ou realizá-lo nas instalações da Faculdade de Engenharia. Análise do consumo, proposta de campanha educativa, estudo dos hábitos de consumo, levantamento dos potenciais de conservação de energia, análise econômica, propostas de medidas visando o uso racional foram os principais pontos do trabalho. Foram apresentados 8 trabalhos, sendo: 4 em ambientes da, 1 hospital, 1 gráfica, 1 indústria de torrefação e moagem de café, 1 posto de gasolina. Os trabalhos foram avaliados por uma equipe de professores e todos apresentaram excelente nível técnico. Destaca-se a grande motivação dos alunos na realização deste trabalho. 6. CONCLUSÕES A experiência com o curso piloto realizado na UFJF em abril de 2000 e experiências semelhantes em outras IES levou-nos a implementar a disciplina Eficiência Energética no Curso de Engenharia Elétrica da UFJF. Alguns pontos devem ser destacados: existe um grande interesse por parte dos alunos e membros da comunidade pelos temas relacionados ao uso eficiente de energia elétrica; a criação de uma disciplina que aborda o tema eficiência energética, constitui em uma evolução natural nos currículos dos cursos de graduação; a disciplina Eficiência Energética do curso de Engenharia Elétrica da UFJF, visa auxiliar na criação de uma cultura de uso racional de energia elétrica, a formação de profissionais integrados no seu contexto sócio-econômico, formação de multiplicadores e ampliar a oportunidade de trabalho para os egressos; a metodologia implementada no curso, desenvolvimento de trabalhos individuais ao longo do período e ao final um trabalho em equipe, enfocando um problema real, foi considerada adequada, apesar do número de trabalhos desenvolvidos; o trabalho prático serviu para motivá-los, desenvolver a criatividade, aprender a trabalhar em equipes multidisciplinares, identificar e solucionar problemas reais. NTM - 39

5 Verificou-se uma motivação adicional para os alunos o fato dos meios de comunicação estarem dedicando amplo espaço aos problemas da crise energética. Assim, pode-se acompanhar e discutir as principais notícias, auxiliando-os a desenvolverem uma visão crítica dos problemas atuais e contribuindo de maneira significativa para sua formação. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao PROCEL/Eletrobrás, pelo apoio ao desenvolvimentos dos projetos de eficiência energética que resultaram na criação da disciplina no curso de Engenharia Elétrica da UFJF, à Universidade Federal de Juiz de Fora, ao Centro Regional de Inovação e Transferência de Tecnologia CRITT/UFJF e à Faculdade de Engenharia. 7. REFERÊNCIAS [1] Ações de Conservação de Energia - Catálogo da Assessoria de Estudos e Programas de Conservação de Energia Furnas, RJ [2] PROCOBRE, Instituto Nacional do Cobre, Manual de Administração de Energia, vol. 1,2,3 e 4, São Paulo 1996 [3] Curso de Diagnóstico Energético GEPEA USP SP, 1999 [4] Lima, J.W. M., Economia do Setor Eletro-Energético Novos Paradigmas, Apostila Curso de Doutorado EFEI, Itajubá, [5] Catálogos do PROCEL [6] Programa de Educação Ambiental A natureza da Paisagem PROCEL, CIMA, Rio de Janeiro, 1998 [7] Relatório do Seminário de Eficiência Energética, Itajubá MG de 5 a 7 de outubro de 2000 [8] Krûger, E., Eficiência Energética em Edificações, Revista de Ensino de Engenharia, vol. 18, n o 1, pp. 9-12, dezembro de [9] Catálogo OSRAM [10] Lima L. C. A.A. e David, R. S., Eficiência Energética em Prédios Públicos, Governo da Bahia, Salvador, 1995 [11] Oliveira, A. A. C. C. e Sá Jr. J. C.. Uso Eficiente de Energia Elétrica Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 1998 [12] Apostila do Curso de Otimização Energética, Escola Federal de Engenharia de Itajubá, 2000 [13] Alvarez, A. L. M., Uso Racional e Eficiente de Energia Elétrica: Metodologia para a Determinação dos Potenciais de Conservação dos Usos Finais em Instalações de Ensino e Similares, Dissertação de Mestrado apresentada à EPUSP, São Paulo, [14] Lamberts, R., Dutra, L. e Pereira, F O R. Eficiência Energética na Arquitetura, São Paulo: PW, 1997 [15] Costa, G. J. C, Iluminação Econômica Cálculo e Avaliação, Porto Alegre, EDIPUCRS, 1998 [16] Creder, H. Instalações de Ar Condicionado, Livros Técnicos e Científicos Editora, 5 a Edição, Rio de Janeiro, RJ, 1996 NTM - 40