Impacto do regulamento para eficiência energética em edificações no consumo de energia elétrica do setor residencial brasileiro

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011O crescente consumo e a busca pelo uso racional de energia é uma realidade nas principais nações do mundo. No Brasil, o setor residencial é responsável por 24% do consumo de energia elétrica do país, que foi de 426 TWh em 2009. Somado aos setores comercial e público, tem-se que, para 2009, o setor de edificações foi responsável por 47% da eletricidade consumida do país, ultrapassando o setor industrial, cujo consumo foi de 44%. Impulsionado principalmente pela crise ocorrida em 2001, medidas de eficiência energética foram tomadas no país. Dentre estas medidas estão os regulamentos para eficiência energética em edificações, criados no âmbito do Programa Nacional de Eficiência Energética em Edificações - PROCEL Edifica e desenvolvidos em parceria com o Laboratório de Eficiência Energética em Edificações - LabEEE/UFSC. Ambos de caráter voluntário, no ano de 2009 entrou em vigor o regulamento para edificações comerciais, de serviço e públicas e, em 2010, o regulamento para edificações residenciais. Este trabalho tem por objetivo avaliar o impacto da aplicação dos requisitos de eficiência máxima do regulamento residencial no consumo de energia elétrica do setor residencial brasileiro. Para isso foi necessário, além da caracterização do consumo do setor, o desenvolvimento de dois cenários - o cenário tendencial, no qual não há aplicação de medidas de eficiência energética, e o cenário técnico, no qual foram aplicados os requisitos do regulamento. Estes cenários foram construídos para os anos de 2020 e 2030 e para as cinco regiões geográficas nas quais o país é dividido, com base em dados de estudos oficiais de abrangência nacional, sendo esses dados relativos às características demográficas e de domicílios, ao consumo de energia elétrica e à posse e uso final de equipamentos. Para cada região, os domicílios foram divididos em quatro faixas de consumo, para os quais foram avaliados cinco requisitos: envoltória, refrigerador e freezer, condicionamento artificial de ar, iluminação artificial e aquecimento de água. Para a envoltória, devido à dificuldade em se estabelecer uma influência direta entre o seu desempenho e o consumo de eletricidade, foi realizada uma análise simplificada, para ventilação natural e para condicionamento artificial de ar, através das planilhas de avaliação do regulamento disponibilizadas pelo site do LabEEE. Foi avaliado o desempenho da envoltória dos domicílios existentes através do modelo utilizado nas simulações do regulamento, inserindo-se nas planilhas as características construtivas predominantes de acordo com a região geográfica. Em relação aos demais requisitos avaliados, por terem sido observados diferentes valores nos estudos levantados, foram utilizados os valores mínimo, médio e máximo de uso final, a fim de abranger os diferentes valores de consumos possíveis. Portanto, para construção do cenário técnico, o método consistiu em aplicar os requisitos de eficiência máxima do regulamento para quatro faixas de consumo das cinco regiões geográficas e de acordo com três valores de uso final. Através da comparação entre os cenários tendencial e técnico, foi possível avaliar o impacto da aplicação dos requisitos propostos pelo regulamento residencial para os usos finais avaliados. Para a envoltória, observou-se que o padrão construtivo predominante do país não atinge os níveis máximos de eficiência, seja para ventilação natural ou condicionamento artificial de ar, na maioria as regiões geográficas. Nos resultados por região geográfica, o Sudeste, que concentra 44% dos domicílios, apresentou o potencial mais expressivo das regiões, com 62% da economia total calculada para o setor. Nos resultados totais para o país, em relação aos usos finais avaliados, o maior potencial de economia foi observado para a substituição do chuveiro elétrico por sistema de aquecimento solar, atingindo 57% da economia calculada para 2030. Em relação às faixas de consumo, as duas faixas correspondentes aos domicílios com maior média de consumo, e que correspondem a 41,6% dos domicílios, são responsáveis por 71,5% do consumo e por 82,9% do potencial de economia obtidos para o cenário técnico em 2030, revelando um alto valor de economia em relação ao número de domicílios. O potencial total de economia estimado para o setor residencial foi de 22% para 2020 e 26% para 2030. Portanto, o regulamento residencial pode implicar em valores significativos de economia de energia elétrica no setor residencial, sobretudo na região Sudeste e nas faixas dos domicílios com maior média de consumo. Ressalta-se a disparidade de valores para uso final obtidos nos estudos analisados, o que pode ocasionar imprecisões nos resultados.The consumption increasing and the rational use of energy is a reality in the main nations of the world. In Brazil, the residential sector accounts for 24% of the electricity consumption of the country, which was 426 TWh in 2009. Adding to the commercial and public sectors, for 2009, the building sector accounted for 47% of the electricity consumed in the country, exceeding the industrial sector, which consumption was 44%. Stimulated by the crisis occurred in 2001, energy efficiency measures have been taken in the country. Among these measures are the regulations for energy efficiency in buildings, created within the National Energy Efficiency in Buildings Program - PROCEL Edifica and developed in partnership with Laboratory for Energy Efficiency in Buildings - LabEEE/UFSC. Being both voluntary, in 2009 became into effect the regulation for commercial, public and service buildings , and in 2010 the regulation for residential buildings. This study aimed to evaluate the impact of the application of the maximum energy efficiency requirements of the residential regulation into the electricity consumption of the residential sector of Brazil. This required, further the characterizing of the sector consumption, the development of two scenarios - the trend scenario, in which there is no energy efficiency measures, and the technical scenario, in which the regulation requirements were applied. These scenarios were developed for the years of 2020 and 2030 and for the five geographical regions in which the country is divided, based on official data from national coverage studies, being these data related to demographic and dwellings characteristics, to electricity consumption and to equipments ownership and end-use. For which region, the dwellings were divided into four consumption ranges, for which one were evaluated five different end-uses: envelope, refrigerator and freezer, air conditioning, lighting and water heating. For the envelope, due to the difficulty in establishing a direct influence between its performance and electricity consumption, a simplified analysis was made, to natural ventilation and air conditioning, through the evaluation sheets of the regulation provided by the LabEEE website. The performance of existing dwellings envelope was evaluated through the model used in the regulation simulations, by inserting the prevailing constructive characteristics in the sheets, according to the geographical region. In relation of the other requirements evaluated, due to the fact that different values were found in the studies surveyed, were used the minimum, average and maximum end-use values observed, in order to embrace the different possible consumption values. Thus, for the technical scenario development, the method consisted of applying the maximum efficiency requirements of the regulation for the five end-uses evaluated, for the four consumption ranges of the five geographical regions according to three values of end-use. Through the comparison between the trend and technical scenarios, was possible to assess the impact of the application of the requirements purposed by the residential regulation for the end-uses evaluated. For the envelope, it was observed that the prevailing constructive pattern is not appropriate to the climate, either for natural ventilation or artificial air conditioning, in all geographical regions. In the results by geographical region, the Southeast, that accounts 44% of the dwellings, presented the most expressive potential of the regions, with 62% of the total savings calculated for the sector. In the overall results for the country, related to the end-uses evaluated, the largest savings potential was obtained for the replacement of electrical shower by solar water heating system, reaching 57% of the savings calculated for 2030. In relation to the consumption ranges, the both corresponding to the dwellings with higher average consumption, which corresponds to 41,6% of the dwellings, account for 71,5% of the consumption and for 82,9% of the savings potential obtained for the technical scenario in 2030, revealing a high savings value over the number of dwellings. The total potential savings estimated for 2030 was 22% for 2020 and 26% for 2030. Thus, the residential regulation can imply in significant values of electricity savings in the residential sector, overall in the Southeast region and in the ranges of the dwellings with higher average consumption. It is necessary to highlight the difference in the end-uses values obtained in the studies surveyed, which may cause imprecision in the results