A Universidade como laboratório vivo para edifícios autossuficientes em energia

As mudanças climáticas impõem muitos desafios na sociedade e a energia tem apontado como uma das principais infraestruturas para as atividades essenciais como moradia, trabalho, produção, alimentação e transporte. A energia elétrica, a partir da geração por fontes de energia renovável, possui um papel chave na constituição de uma matriz energética de baixo carbono, ainda mais quando considerada a geração distribuída, próxima ao local de consumo. Neste cenário, os edifícios são os principais consumidores deste tipo de energia e, dado o estoque imobiliário já consolidado, são necessárias ações para a redução da demanda dos edifícios existentes através de retrofits, além da sua utilização para a geração distribuída de energia. A combinação destas estratégias resulta em um zero energy building - edifício autossuficiente em energia, ou seja, que produz energia suficiente para suprir sua própria demanda.

Esse tema é o foco do trabalho de dissertação do mestrando Sidnei Matana Junior, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental da UPF. Avaliado e aprovado pela banca examinadora, com menção de distinção, o trabalho teve a orientação dos professores Dr. Vandré Brião e Dr. Marcos Frandoloso. O estudo avaliou a viabilidade técnica e econômica para tornar um edifício da Universidade de Passo Fundo autossuficiente em energia, guiado pela certificação Zero Energy do Green Building Council Brasil.

O edifício L1, onde estão localizados os cursos de Engenharia de Alimentos e Engenharia Química, foi escolhido por ser o primeiro da UPF a receber placas fotovoltaicas em sua própria estrutura, através do projeto de pesquisa de ultrafiltração de água da chuva para fins potáveis, o Drinking Water From Rain: a Standalone Green Energy Powered Rainwater Purification System com o financiamento da Royal Society do Reino Unido, por meio do fundo Newton Advanced Fellowships.
 
De acordo com Matana, o estudo foi realizado em cinco etapas principais. Primeiro, foi realizado o levantamento de dados climáticos e do edifício, avaliando sistemas de iluminação natural e artificial (com medições in loco e simulação em software), climatização e envoltória; na sequência foram elaboradas as propostas de retrofit: substituição de lâmpadas fluorescentes por LED, alteração do acionamento de luminárias e sensores para aproveitamento de luz natural, além do retrofit do sistema de climatização substituindo os modelos existentes por modelos inverter. 

Após, conforme o mestrando, foi estabelecido o desempenho do sistema fotovoltaico: a geração de energia fotovoltaica no prédio foi acompanhada durante um ano para estabelecer a taxa de desempenho e dimensionar o suprimento da demanda; em seguida foram elaborados três cenários de autossuficiência com diferentes ações de retrofit e portes de sistemas fotovoltaicos. Por fim, foi realizada avaliação econômica através do tempo do retorno do investimento (payback) e da taxa interna de retorno (TIR), considerando também a presença de financiamentos e subsídios para implantar as propostas.

Matana explica que o retrofit luminotécnico permitirá a redução de 46,06% no consumo de iluminação; o retrofit de climatização, mesmo com a instalação de mais climatizadores, permitirá uma redução de 36,78% no consumo deste sistema, e, juntas, as duas estratégias permitiriam uma redução de 18,02% no consumo total do prédio (que é composto por laboratórios e possui equipamentos como fornos, bombas e outros com alto consumo). Segundo ele, a cobertura comportaria até 434 painéis fotovoltaicos - 195kWp, mas para atingir a autossuficiência seria necessário um sistema 15,76kWp, considerando a taxa de desempenho encontrada de 0,92. “Nesta projeção, o edifício poderia atender a certificação do GBC Brasil, pois atingiria o equilíbrio entre consumo e geração in loco de energia renovável. Os tempos de payback variaram de 1 a 14 anos com subsídios e de 5 a 18 anos sem subsídios do Programa de Eficiência Energética da concessionária e um dos cenários apresentou taxa de retorno de 173% e payback de 1 ano quando considerados estes aportes”, observa.

Conforme o agora mestre, ainda será necessário implantar as propostas para aferir a real redução através dos retrofits, mas o estudo já demonstrou a viabilidade dos cenários. Ele pontua que um dos motivos pelos quais optou pelo estudo é o fato de que a UPF vem implantando ações de eficiência energética (retrofits luminotécnicos) e de energia renovável (parque fotovoltaico e mercado livre de energia) inseridos dentro do Plano de Desenvolvimento Institucional. “A utilização da Universidade como um laboratório vivo para avaliar e aplicar estratégias de zero energy buildings permitirá que estes benefícios sejam replicados para outros segmentos, como indústrias e edifícios comerciais e públicos de grande porte, com grande consumo energético, mas com grande potencial para redução de demanda e geração de energia”, finaliza.

Galeria de Imagens