EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E ENERGIAS RENOVÁVEIS EM EDIFÍCIOS Roberto Lamberts, PhD. Universidade Federal de Santa Catarina- UFSC Laboratório de Eficiência Energética em Edificações LABEEE Conselho Brasileiro de Construção Sustentável CBCS
CONTEÚDO Consumo energético Consumo no setor residencial usos finais Casa de Energia Zero Inovações
Matriz Energética Brasil X Mundo 100% 14% 80% 47% 60% 40% 20% 53% 86% 0% Brasil Não Renováveis Renováveis Mundo Fonte: BEN- 2010 / ano de referência 2009
CONSUMO DE ELETRICIDADE POR SETOR (BRASIL, BEN 2009)
ELETRICIDADE: PRINCIPAIS USOS FINAIS Microondas 0.1% Maquina de Lavar 0.4% Freezer 5% Iluminação 14% Refrigerator 22% Ferro de passar 3% Aparelho de som 3% TV 9% Chuveiro Elétrico 24% Condicionador de Ar 20% 3% - 1997 20% - 2007 Fonte: SINPHA. PROCEL-Eletrobras 2007
COMPORTAMENTO CONDICIONAMENTO DE AR
PROGRAMA BRASILEIRO DE ETIQUETAGEM PBE
PROGRAMA DE ETIQUETAGEM DE EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS VISÃO INTEGRADA Unidade habitacional Edificação Multifamiliar Áreas de uso comum Envoltória para verão (48%) + Envoltória para inverno (25%) + Aquecimento de água (25%) + Bonificações Informativo: Envoltória quando refrigerada artificialmente Etiqueta Nacional de Conservação de Energia ENCE
ZERO ENERGY BUILDINGS zero
Zero Energy Building - ZEB Alta Eficiência Geração Local Interligação a Rede Processo de projeto integrado Tecnologias Eficiência Energética Solar Passivo Aquecimento solar de água Fotovoltaico Eólica Métricas de desempenho
CALIFÓRNIA UNIÃO EUROPÉIA FRANÇA REINO UNIDO DINAMARCA Políticas para ZEB no mundo Obrigatório: Novas residências a partir de 2020 Comerciais a partir de 2025 Obrigatório: Novas residências a partir de 2020 Novos Públicos a partir de 2018 Obrigatório: Edifícios Públicos a partir de 2020 (energia positiva) Obrigatório: Novas residências a partir de 2016 Obrigatório: Todos novos edifícios a partir de 2010 (energia positiva)
DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL SIMULAÇÃO : COMPORTAMENTO : SOMBREAMENTO α = 0,40 α = 0,40 α = 0,40 Área 63 m² 4 pessoas α = 0,40 com sombra sem sombra U COB 1,18 W/m².K + Isolante de 2,5 cm U PAR 1,80 W/m².K
DESEMPENHO TÉRMICO : DORMITÓRIO : LESTE : SÃO LUÍS 20000 18000 16000 VENTILAÇÃO SELETIVA com controle por temperatura VENTILAÇÃO CONSTANTE durante o período diurno 17.850 Ch de resfriamento 14000 12000 10000 8000 6000 11.845 8.307 13.398 11.171 4000 6.074 2000 0 Uc1,18 Up1,80S Uc1,18 Up1,80 Uc0,68 Up0,85 Uc1,18 Up1,80S Uc1,18 Up1,80 Uc0,68 Up0,85 Caso sem Sombra Caso com sombra Caso com Sombra + isolamento + vidro duplo Caso sem sombra Caso com sombra Caso com Sombra + isolamento + vidro duplo
CONSUMO DE ENERGIA : HVAC : DORMITÓRIO : LESTE : SÃO LUÍS Consumo de resfrigeração kwh 2500 2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 VENTILAÇÃO SELETIVA com controle por temperatura 1.000 930 865 VENTILAÇÃO CONSTANTE durante o período diurno 2.361 2.267 500 250 Uc1,18 Up1,80S Uc1,18 Up1,80 Uc1,18 Up1,80 Uc1,18 Up1,80S Uc1,18 Up1,80 Uc0,68 Up0,85 2.202 Caso sem Sombra Caso com sombra Caso com Sombra + isolamento + vidro duplo Caso sem sombra Caso com sombra Caso com Sombra + isolamento + vidro duplo
CONSUMO DE ENERGIA RESIDENCIAL Descrição Unidade 2010 2030 Total Residencial TWh/ano 105.35 284.65 Consumo por residência kwh/mês 178 331 Estimativa de consumo com 2 dormitórios condicionados artificialmente Cidade Unidade HVAC Total Curitiba - ZB1 kwh/mês 45 223 Florianópolis - ZB3 kwh/mês 50 228 São Luís ZB8 kwh/mês 240 418 No Brasil cerca de 85% do setor residencial são habitações unifamiliares
PV NECESSÁRIO PARA COBRIR O CONSUMO ELÉTRICO Curitiba Florianópolis São Luíz 2010 Consumo médio 178 kwh/mês 2030 Consumo médio 331 kwh/mês Sem HVAC Com HVAC Sem HVAC Com HVAC 1,60 kwp 22,9m² 1,70 kwp 24,3m² 1,50 kwp 21,4m² 2,00 kwp 28,5m² 2,10 kwp 30,0m² 3,50 kwp 50,0m² 3,00 kwp 42,9m² 3,10 kwp 44,3m²; 2,80 kwp 39,4m² 3,40 kwp 48,5 m² 3,50 kwp 50,0 m²; 4,80 kwp 68,5 m² Eficiência do sistema: 80% Eficiência dos painéis: 7%
CUSTO DA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Custo para Geração de Energia FONTE Hidroelétrica (Belo Monte) CUSTO R$ 80/MWh Eólica R$ 130/MWh PV Custo Final Residencial (Minas Gerais, CEMIG) R$ 500/MWh R$ 580/MWh
Energia Eólica Bahrain World Trade Center A energia eólica produzirá o equivalente a 12% de todo o consumo de energia dos prédios http://www.atkinsdesign.com http://www.bahrainwtc.com/
Energia Eólica Condomínio sustentável de uso misto Miami EUA Oppenheim Architecture + Design http://www.oppenoffice.com
Evolução da eficiência da tecnologia fotovoltaica
Projeto ESTÁDIOS SOLARES MARACANÃ SOLAR Gerador de 3.3 MWp na cobertura do Maracanã Suficiente para suprir energia para mais de 2000 residências Projeto INTEGRAÇÃO DE MÓDULOS SOLARES FOTOVOLTAICOS AO TERMINAL DE PASSAGEIROS DO AEROPORTO HERCÍLIO LUZ
Projeto ELETROSUL MEGAWATT SOLAR Geração Solar Fotovoltaica Integrada ao Edifício Sede da ELETROSUL em Florianópolis Projeto COBERTURA PARA ESTACIONAMENTO
EFICIÊNCIA DOS SISTEMAS O que acontece dentro das cidades?
INOVAÇÃO INTERNET CELULAR ZERO NEUROCIÊNCIA
AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA Sistema Eficiente e Renovável Somente os coletores são etiquetados pelo INMETRO O reservatório possui SELO FALTA: backup projeto instaladores Bombas de Calor! Maior Fração Solar!
ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA 1. Zona de Conforto 2. Zona de Ventilação 7. Zona de massa térmica para aquecimento 3. Zona de Resfriamento evaporativo 8. Zona de Aquecimento solar passivo 4. Zona de massa térmica para resfriamento 6. Zona de umidificação
Comportamento e conforto adaptativo Source: Arens et al. 2009. Source: ASHRAE 55-2004.
ARQUITETURA ADAPTADA AO CLIMA CASA EFICIENTE. ZONA BIOCLIMÁTICA 3
CASA EFICIENTE = ZEB 700,00 geração mínima Consumo médio mensal [kwh] 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 606,55 346,93 266,30 164,43 geração média geração máxima Família Desperdício + Equipamentos ineficientes Família Desperdício + Equipamentos eficientes Família Consciente + equipamentos ineficientes Família Consciente + equipamentos eficientes Perfil 1 Perfil 2 Perfil 3 Perfil 4 Perfis de consumo de energia
NREL Research Support Facility Newsroom
IDeAs Z2 Antes Depois
IDeAs Z2
Informar o usuário -> redução de consumo http://www.youtube.com/watch?v=6cf7il_ez38 http://us.sunpowercorp.com/homes/products-services/monitoring/
DOMOTICA SEG. SOMBR. HVAC http://www.rainwise.com/products/detail.php?id=6735 http://www.mavromatic.com/2007/08/lagotek-home-automation/ http://www.worldexecutive.com/locations/asia_pacific/china/hong_kong/weather.html
Smart Grid http://www.research.att.com/editions/201002_home.html http://www.gizmag.com/lg-smart-fridge/18502/picture/133557/ http://www.greentechmedia.com/articles/read/pge-will-offer-opt-out-for-more-money/
INOVAÇÕES EM PROJETO E TECNOLOGIA Solar Decathlon Project Brasil
CONCLUSÕES ZEB é possivel no Brasil Mudar a forma de pensamento Geração Centralizada + transmissão + distribuição GERAÇÃO DISTRIBUÍDA Arquitetura Bioclimática Etiquetagem Residencial pode ajudar Revisar as normas
CONCLUSÕES Aquecimento Solar de Água Backup? Automação Soluções Regionais Soluções eficientes para edificações multifamiliares Alto Fator Solar Eficiência Energética dos Equipamentos Medição dos Ganhos Internos Automação Comportamento do usuário Necessidade de Politicas Públicas