WORSHOP LED NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NAS CIDADES O NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA USP

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1 WORSHOP LED NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NAS CIDADES O NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA USP Paulo Ernesto Strazzi Enea Neri Prefeitura do Campus USP da Capital CUASO 10/09/2014 1

2 USP: Estrutura de operação análoga a de Cidades A Universidade de São Paulo (USP) é autarquia de regime especial, com autonomia didático-científica, administrativa, disciplinar e de gestão financeira e patrimonial. Área territorial total de 76 milhões m2 e mil m2 de área construída, Campi nas cidades de Bauru, Lorena, Piracicaba, Pirassununga, Ribeirão Preto, Santos, São Carlos e São Paulo, A Universidade abriga cerca de 90 mil alunos, 5,8 mil docentes, 16 mil funcionários, além de contratados e visitantes, que circulam pelos Campi, diariamente, no período diurno e noturno. 2

3 Ciclo de vida dos ativos urbs Planejamento Projeto Básico Projeto Executivo Operação Construção Destinação Manutenção 3

4 CIDADE UNIVERSITÁRIA ARMANDO SALLES DE OLIVEIRA - CUASO 4

5 Sistema referencial de gestão integrada urbana 5

6 O CICLO DE VIDA DE UM DESENVOLVIMENTO Problema Solução Nova visão Implantação Real Apreensão Implementação Modelo Projeto 6

7 Pl Mestre de Iluminação do Campus da Capital da Universidade de São Paulo 7

8 DIRETRIZES ADOTADAS NOS PROJETOS Tecnologias de ponta, com padronização e identidade noturna para a USP Uso de luz branca: Ampliar sensação de segurança / percepção do entorno Priorizar segurança de pedestres (caminhos, estacionamentos, pontos de ônibus, etc.) Minimizar interferências com arborização, integrando vegetação e iluminação, respeitando áreas que não devem ser iluminadas Adotar níveis de iluminação adequados à câmeras de segurança Valorização noturna sóbria de monumentos e obras arquitetônicas Inovação tecnológica: maior rendimento luminoso com menor consumo Monitoramento da rede a distância, para controlar operação, programar acionamentos e níveis de iluminação por local ou horário. 8

9 UTILIZAÇÃO DA LUZ BRANCA: PERCEPÇÃO NOTURNA 9

10 ANÁLISE URBANÍSTICA: BASE PARA DEFINIÇÕES DAS SOLUÇÕES 10

11 SISTEMA VIÁRIO 11

12 CAMINHOS PEDONAIS 12

13 ESTACIONAMENTOS 13

14 CANTEIROS E ROTATÓRIAS 14

15 ATUAL MEDIÇÕES ILUMINÂNCIAS (LUX) PROJETADO

16 CAPTAÇÃO SOLAR 16

17 ATUAL PROJETADO

18 ATUAL PROJETADO NOVO CONCEITO PARA ALTURA DE POSTES

19 PRAÇA DO RELÓGIO 19

20 20

21 21

22 FACHADA DA FAU - USP : ILUMINAÇÃO ENTRE AS ÁRVORES PROJETANDO A SOMBRA DAS FOLHAS 22

23 MAC USP: ILUMINAÇÃO DE DESTAQUE 23

24 SISTEMA DE TELEGESTÃO Luminária com dispositivo receptor/emissor (antena) Controle Mestre Modem GPRS/3G Servidor 24

25 ANÁLISE DA ALTERNATIVA ADOTADA FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Determinação dos níveis de iluminamento por área, atendendo a norma NBR 5101, PROCEDIMENTO Várias áreas sem iluminação Muitos acessos e caminhos pedonais, que não possuíam iluminação, Muitos pontos escuros em estacionamentos, nas proximidades de pontos de ônibus e em muitos locais de convivência Grande quantidade de árvores Para privilegiar a iluminação para pedestres e também evitar iluminar as copas das árvores, optou-se por um projeto com redução da altura dos postes e braços longos para as luminárias das vias e braços exclusivos para iluminação dos passeios. 25

26 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Determinadas as necessidades luminotécnicas do projeto, efetuou-se o projeto considerando as duas opções de luz branca existente no mercado, Multivapores Metálicos (descarga) e LED (Diodo Emissor de Luz), assim para cada tecnologia foi calculado os custos da obra da rede viária, passeios e caminhos pedonias: Foi considerada a diferença do custo da obra entres as tecnologias Foi considerada a mesma infraestrutura requerida Consideradas as diferenças de custo das luminárias e dos condutores de alimentação e de aterramento, em função da diferença de carga e capacidade de corrente e que de tensão 26

27 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO A sensibilidade da visão humana depende de dois fatores luminotécnicos: a intensidade e o comprimento de onda eletromagnética. No período noturno, a visão humana tem características escotópica, isto é, tem maior sensação de intensidade luminosa com pouca luz, se adapta a comprimento de ondas menores, tendendo ao violeta e ao azul. No período diurno tem características fotópica, isto é, tem menor intensidade de sensação luminosa com muita luz, se adapta a comprimento de ondas menores, tendendo ao laranja e ao vermelho. A figura a seguir mostra a curva de sensibilidade da visão humana: percebemos que ao itecer a sensibilidade é deslocada para a região de sensibilidade menor. 27

28 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 28

29 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Cálculo do Custo de Energia Consumida para as duas Tecnologias Potência requerida total de cada luminária: lâmpada mais o reator e para o caso do LED, adicionou-se o consumo do drive. Cálculo da Energia, produto da potência total instalada pelas horas de consumo por. Cálculo do dispêndio financeiro com consumo de energia anual. Foi considerada a tarifa A4 da ELETROPAULO, levando-se em conta o período na ponta e fora de ponta. Cálculo do custo de manutenção, adotando os preços praticados pelo ILUME. 29

30 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escolha da tecnologia: Pelos gráficos a seguir, pode-se concluir que a tecnologia LED é sem dúvida a melhor escolha econômica para aplicação na CUASO, que ainda é reforçada pela exposição de todas as vantagens técnicas e operacionais do LED sobre a solução de Multivapores Metálicos. Apesar de seu investimento inicial ser superior ao das lâmpadas de descarga, com a economia no consumo de energia, manutenção e operação, a tecnologia LED, no quarto de operação apresenta custo global inferior, acumulando economia anual de R$ 1,82 milhões. 30

31 Dispêndios em milhões de R$ ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO CUSTO GLOBAL DAS TECNOLOGIAS Lâmpadas a Multivapores Metálicos x LED º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 11º 12º 13º 14º 15º Multivapores Metálicos LED 31

32 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Considerando ainda instalação do sistema de telegestão com acréscimo de investimento inicial em R$ 3,98 milhões, e a aplicação da redução do fluxo luminoso em 30% (dimerização), a economia no consumo de energia, manutenção e operação, ao longo do quinto de operação, se apresenta com um custo global inferior, acumulando economia anual de R$ 1,97 milhões. Dados no gráfico a seguir. 32

33 Dispêndios em milhões de R$ ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO CUSTO GLOBAL DAS TECNOLOGIAS Lâmpadas a Multivapores Metálicos x LED com dimerização º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 11º 12º 13º 14º 15º Multivapores Metálicos LED 33

34 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Na tabela a seguir a ser apresentada no item Potência total instalada carga existente versus nova carga com LED, verifica-se que a iluminação anterior possuía cerca de luminárias com potência total de 937 kw e a nova iluminação LED implantou luminárias com apenas 649 kw de carga total instalada, representando uma economia de energia de 30% com qualidade de iluminação incomparavelmente superior. Carga Instalada kw Energia Consumida MWh/ LED (instalado) LED (instalado) Vmet (simulado) Vmet (simulado) Vsódio (existente) Vsódio (existente)

35 ANÁLISE ECONÔMICA ENTRE AS TECNOLOGIAS FORNECIMENTO E IMPLANTAÇÃO DO NOVO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA DOS CAMPI DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Deve-se ainda ressaltar que, pela tabela do item Dispêndios com consumo de energia elétrica, o mesmo projeto luminotécnico com lâmpadas de descarga consumiria MWh de energia por, porém, com a tecnologia LED o consumo anula é de MWh, 63% menor que o consumo com lâmpadas de descarga. Considerando ainda a aplicação estratégica da dimerização em 30% na média, o consumo poderá chegar a MWh, com economia no consumo em 79%. Energia Consumida MWh/ Energia Consumida (1.000 R$) LED (dimerizado) LED (dimerizado) LED (instalado) LED (instalado) Vmet (simulado) Vmet (simulado)

36 DESENVOLVIMENTO SIMPLIFICADO DA ANÁLISE ECÔNOMICA Cálculo do Custo do Investimento Inicial 36

37 DESENVOLVIMENTO SIMPLIFICADO DA ANÁLISE ECÔNOMICA Cálculo do Consumo de Energia entre as tecnologias 37

38 DESENVOLVIMENTO SIMPLIFICADO DA ANÁLISE ECÔNOMICA Potência total instalada carga existente versus nova carga com LED Tipo Potência CARGA TOTAL DA ILUMINAÇÃO EXISTENTE (estudo inicial) Qtde Reator Perdas Ignitor Potência [un] [un] P o tência P o tência po r tipo Potência P o tência VS 400 W ,0 W 3,0 W 449,00 W 143,68 kw 7,18 kw 150,86 kw VS 250 W ,0 W 3,0 W 290,00 W 649,60 kw 32,48 kw 682,08 kw VS 150 W ,0 W 2,0 W 178,00 W 85,44 kw 4,27 kw 89,71 kw VS 70 W ,0 W 0,6 W 85,60 W 13,70 kw 0,68 kw 14,38 kw ,42 kw 44,62 kw 937,04 kw T o tal Perdas Rede 5% Potência T o tal Tipo Potência CARGA TOTAL DA ILUMINAÇÃO PROJETADA (estudo inicial) Qtde Reator Perdas Ignitor Potência Potência [un] [un] P o tência P o tência po r tipo T o tal Perdas Rede 5% P o tência Potência LED 190 W ,00 W 211,28 kw 10,56 kw 221,84 kw LED 50 W ,00 W 54,20 kw 2,71 kw 56,91 kw LED 90 W ,00 W 352,53 kw 17,63 kw 370,16 kw ,01 kw 30,90 kw 648,91 kw T o tal Obs. Nota-se que mesmo com o aumento de praticamente o dobro de luminárias, de para 6.113, a potência instalada cairia em 30%, com corresponde queda no consumo de energia elétrica. 38

39 1.Cálculo do Custo do Investimento Inicial DESENVOLVIMENTO SIMPLIFICADO DA ANÁLISE ECÔNOMICA Potência total instalada nova carga com LED versus Multivapores Metálicos Tipo [un] CARGA TOTAL DA ILUMINAÇÃO PROJETADA - Multivapores Metálicos Perdas Potência Qtde Potência Reator Ignitor [un] P o tência P o tência po r tipo Potência Vmet 250 W ,0 W W 278,00 W 1.088,93 kw 54,45 kw 1.143,37 kw Vmet 400 W ,0 W W 439,00 W 488,17 kw 24,41 kw 512,58 kw Vmet 100 W ,0 W W 120,00 W 130,08 kw 6,50 kw 136,58 kw ,17 kw 85,36 kw 1.792,53 kw T o tal Perdas Rede 5% P o tência Potência T o tal Tipo Potência Qtde CARGA TOTAL DA ILUMINAÇÃO PROJETADA - LED Reator Perdas Ignitor Potência [un] [un] P o tência P o tência po r tipo Potência Perdas Rede 5% Potência LED 190 W ,00 W 211,28 kw 10,56 kw 221,84 kw LED 50 W ,00 W 54,20 kw 2,71 kw 56,91 kw LED 90 W ,00 W 352,53 kw 17,63 kw 370,16 kw ,01 kw 30,90 kw 648,91 kw T o tal P o tência T o tal Tarifa A4 e impostos considerados. THS Azul DEMANDA CONSUMO Total [R$/kW] [R$/kW] [dias] PONTA SECA 9,15 231, PONTA ÚMIDA 9,15 231, FORA DE PONTA SECA 5,63 139, FORA DE PONTA ÚMIDA 5,63 139, Período Capacitivo: 0h30 às 6h30 Período Indutivo: 6h30 à 0h MÊS/ANO IMPOSTOS TARIFÁRIOS PIS PASEP COFINS mar/13 0,0104 0,0481 fev/13 0,0091 0,0420 jan/13 0,0086 0,0398 dez/12 0,0087 0,0401 nov/12 0,0061 0,0281 out/12 0,0057 0,0263 set/12 0,0068 0,0313 ago/12 0,0060 0,0274 jul/12 0,0106 0,0487 jun/12 0,0086 0,0395 mai/12 0,0092 0,0424 abr/12 0,0103 0,0473 Média 0, ,0189 ICMS 39

40 DESENVOLVIMENTO SIMPLIFICADO DA ANÁLISE ECÔNOMICA Nova Instalação Anterior Potência Total PONTA ÚMIDA BALANÇO ANUAL DO CONSUMO DE ENERGIA - kwh FORA DE PONTA SECA FORA DE PONTA ÚMIDA FORA DE PONTA ÚMIDA TOTAL Dimer kw h kw kwh h kw kwh h kw kwh h kw kwh h kwh sem d imerização sem d imerização 30% d imerização sem Resultado d imerização 30% BALANÇO ANUAL DO CONSUMO DE ENERGIA - R$ Instalação Potência Total PONTA SECA PONTA ÚMIDA FORA DE PONTA SECA FORA DE PONTA ÚMIDA TOTAL TOTAL + IMPOSTOS E TAXAS Dimer kw h kw R$/MWh R$ h kw R$/MWh R$ h kw R$/MWh R$ h kw R$/MWh R$ h R$ R$ Anterior sem d imerização sem , , , , Nova d imerização 30% d imerização sem Resultado d imerização 30%

41 DESENVOLVIMENTO SIMPLIFICADO DA ANÁLISE ECÔNOMICA Portanto, a relação custo x benefício justifica as tecnologias de ponta definidas para as premissas de projeto, não apenas pelo aspecto financeiro, mas pelo salto de qualidade das instalações de iluminação da Universidade, provendo segurança à sua população e demonstrando o comprometimento da USP com a inovação tecnológica e a sustentabilidade, em iniciativa já considerada como referência no cenário mundial de Iluminação Pública. Comparação Econômica - dispêndios. Vapor Metálico Manutenção Energia TOTAL- Operação TOTAL- R$/ponto.mês R$ milhões R$ R$ milhões R$ milhões R$ milhões R$ milhões R$ milhões fonte - ILUME por (12 s) por (12 s) por (12 s) (12 s) Média 12,47 15,00 1,08 12,95 1,15 13,83 2,23 26,79 39,26 LED - com dimerização de 30% Custo da manutenção considerada Média 23,19 no investimento inicial (garantia) 0,26 3,14 0,26 3,14 26,33 41

42 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 42

43 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 43

44 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 44

45 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 45

46 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 46

47 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 47

48 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 48

49 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 49

50 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 50

51 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 51

52 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 52

53 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 53

54 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 54

55 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 55

56 IMAGENS DA SITUAÇÃO ANTES E DEPOIS 56

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