GT6 - ENERGIA

LEITURA CRÍTICA TÉCNICA E PARTICIPATIVA

MAIO/2024

Caminhos para a Sustentabilidade e Eficiência Energética no Campus Butantã da USP

Introdução

O GT energia procura identificar formas de aprimorar a sustentabilidade e eficiência energética do campus Butantã da Universidade de São Paulo (USP). Isso poderia ser alcançado por exemplo por meio da expansão das fontes próprias de energia renovável. O GT está comprometido em estabelecer metas concretas para reduzir o consumo de energia e os custos associados, visando eventualmente tornar o campus mais autossuficiente em termos energéticos e a redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE).

É importante ressaltar que o trabalho do GT se baseia no entendimento do trilema energético, que engloba os desafios interdependentes da segurança energética, equidade social e sustentabilidade ambiental. Dessa forma, todas as propostas desenvolvidas pelo grupo serão alinhadas aos princípios da transição justa, aos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS) e aos princípios do ESG (Ambiental, Social e de Governança).

Nesta síntese, apresentamos o mapeamento das potencialidade e problemas no que se refere ao GT energia e os resultados consolidados das seis oficinas participativas. A partir desses mapeamentos abordamos dez temas essenciais que incluem:

Produção de energia própria,
Migração para mercado livre de energia,
Infraestrutura da rede de energia elétrica do campus,
Conservação, uso racional e eficiência energética das edificações do campus e consumo de energia do campus,
Consumo de outros energéticos (GN, GLP, hidrogênio verde e combustíveis da frota USP),
Transporte coletivo, iluminação pública e segurança,
Cobertura e qualidade da internet sem fio no campus,
Inventário de GEE associado à energia,
Gestão de resíduos voltadas para waste-to-energy,
Educação e pesquisa em sustentabilidade.

Identificação e Hierarquização dos Problemas

Alguns dos problemas que o GT Energia tem identificado são a falta de serviços capacitados para a manutenção dos sistemas de produção de energia renovável e o uso de áreas verdes para a instalação de infraestrutura de energia renovável própria (Figura 1). Além disso, foram identificados outros problemas que incluem:

Falta de mapeamento da matriz energética:

Desconhecimento do parque de geradores a diesel no campus.
Falta de infraestrutura para monitoramento dos alimentadores da subestação do campus.
Dificuldade na otimização do uso de geradores, risco de falhas inesperadas e aumento de custos.

Consumo Ineficiente:

Consumo excessivo de energia nas unidades do campus.
Impacto ambiental negativo, aumento de custos com energia e comprometimento da sustentabilidade.

Iluminação Pública Ineficiente:

Iluminação pública ineficiente, consumindo energia desnecessariamente.
Aumento de custos com energia e impacto ambiental negativo.

Insegurança da Rede Elétrica:

Sobrecarga de alimentadores, colocando em risco a segurança da rede elétrica.
Apagões frequentes, perda de dados e equipamentos danificados.

Falta de Ferramentas de Gestão:

Inexistência de banco de dados, ferramentas e indicadores para boa gestão energética.
Dificuldade na tomada de decisões estratégicas, impossibilidade de acompanhar o consumo e identificar anomalias.

Identificação e Hierarquização das Potencialidades

As potencialidades identificadas pelo GT mostram áreas onde melhorias significativas podem ser realizadas, principalmente com foco em modernização, sustentabilidade e eficiência (Figura 1):

Modernização da Infraestrutura:

Implementação de uma nova subestação de entrada de energia elétrica no campus.
Implementação de uma nova rede elétrica subterrânea
Aumento da confiabilidade da rede elétrica, redução de perdas e otimização do consumo energético.

Eficiência Energética:

Retrofit dos sistemas de aquecimento nos restaurantes do campus.
Redução do consumo de energia, economia de custos operacionais e menor impacto ambiental.

Energia Renovável:

Produção de energia renovável própria, incluindo solar e biomassa.
Redução das emissões de gases de efeito estufa, diminuição dos custos com energia e promoção da sustentabilidade ambiental.

Mercado Livre de Energia:

Utilização de energia contratada no mercado livre.
Potencial para redução dos custos com energia e maior flexibilidade na gestão energética.

Identificação de problemas e potencialidades a partir das oficinas participativas

No mês de abril de 2024, foram realizadas seis oficinas participativas junto à comunidade universitária. A partir dessas oficinas, foram identificados 131 problemas e 44 potencialidades. Entre os problemas levantados, a maior porcentagem (30,5%) está relacionada à iluminação pública, seguida por 13% de problemas com conforto térmico, 12,2% de problemas com conexão à internet, 6,9% de consumo ineficiente, entre outros, conforme mostra a Figura 2. As potencialidades mencionadas nas oficinas participativas foram: energias renováveis representando 31,8% como um potencial do campus, seguidas pela eficiência energética com 15,9% e o conforto térmico com 13,6%. Outras potencialidades para melhoras incluem motorização com 9,1%, tomadas com 6,8% e iluminação pública com 4,5%. Além disso, 18,2% das potencialidades abrangem várias outras áreas, como mercado livre de energia (2,3%), insegurança da rede elétrica (2,3%), falta de ferramentas de gestão (2,3%) entre outros, conforme mostrado na Figura 2.

Durante a sexta oficina participativa foram identificadas e priorizadas três temáticas principais que merecem atenção: infraestrutura, lugar e gestão (Figura 3). No que diz respeito ao lugar foi identificado espaços, locais e vias mal iluminadas e potencialmente inseguras. Relacionada à infraestrutura destacaram-se os seguintes tópicos:

Espaços locais e vias mal iluminadas e potencialmente inseguras: 24,4%
Maior uso de energia limpa: 24,1%
Desconforto térmico e necessidade de climatização: 11%
Baixa conectividade de internet no campus: 8,9%

Esses pontos, entre outros mencionados na Figura 4, evidenciam áreas críticas que necessitam de intervenções para melhorar questões relacionadas à energia, assim como a segurança, a sustentabilidade e o conforto no campus.

Na área de gestão, destacaram-se os seguintes pontos:

Baixa Conectividade no Campus: Representa 31% das preocupações, evidenciando a necessidade urgente de melhorar a cobertura e a qualidade da internet sem fio em todo o campus.
Monitoramento, Racionalização e Redução do Consumo Energético: Com 29,8% das menções, sublinha a importância de implementar sistemas de monitoramento contínuo e adotar práticas para racionalizar e reduzir o consumo de energia.
Instabilidade, Capacidade e Manutenção da Rede Elétrica: Correspondendo a 28,6%, enfatiza a necessidade de modernizar e manter a infraestrutura elétrica para garantir uma operação confiável e eficiente.
Pesquisas, Estudos e Projetos Energéticos e sua Aplicação: Com 6% das preocupações, destaca a importância de investir em pesquisas e projetos inovadores para melhorar a gestão energética e aplicar esses conhecimentos de forma prática no campus.
Entre outros temas, conforme mostrado na Figura 3.

Interconexão do GT Energia com Outros Grupos de Trabalho

A Figura 4, apresenta três gráficos de rede que ilustram a interação do GT2 – Energia com os demais GTs, categorizados em três temas principais: Lugar, Infraestrutura e Gestão.

Lugar: GT2 tem três conexões, principalmente com GT01 (Mobilidade), GT05 (Patrimônio) e GT06 (Convivência, Segurança, Pertencimento). Essas conexões destacam a importância da energia na criação de um ambiente seguro, acessível e funcional no campus. A energia é fundamental para garantir iluminação adequada e suportar as estruturas patrimoniais e de mobilidade.

Infraestrutura: Interações: GT2 apresenta 25 conexões, distribuídas entre os outros GTs, com ênfase em GT01 (5 conexões), GT03 (2 conexões), GT04 (3 conexões), GT05 (6 conexões), GT06 (8 conexões) e GT07 (1 conexão). A densa rede de interações reflete a importância da energia no funcionamento do campus. A energia é necessária para a mobilidade, gestão de resíduos, conservação do patrimônio, convivência e segurança, além da manutenção das áreas verdes.

Gestão: GT2 mostra 13 conexões com os demais GTs, especialmente GT01 (1 conexão), GT03 (2 conexões), GT04 (3 conexões), GT05 (3 conexões), GT06 (4 conexões). Este tema sublinha a importância da gestão da energia, que é crucial para a gestão da água, resíduos, patrimônio, convivência e segurança no campus. Uma boa gestão de energia contribui para a sustentabilidade e eficiência operacional.

Gestão Integrada e Importância da Colaboração Interdisciplinar

Além disso, a Figura 4 ilustra a necessidade de uma abordagem integrada e colaborativa para a gestão da energia no campus. Cada grupo de trabalho contribui com insights e necessidades específicas que devem ser harmonizadas para atingir os objetivos de sustentabilidade e eficiência energética no campus.

Consumo de energia no campus

Os dados disponíveis no sistema de monitoramento cobrem em torno de 30% do consumo de energia total do campus. Analisando o consumo de energia do campus no período de 2017-2019, verifica-se que o nível se manteve estável (6.510.680 kWh/mês ou 7,6 kWh/mês.m2). O ano de 2020 apresentou um consumo variável, provavelmente associado ao retorno às atividades após o período de isolamento. No período de 2021-2023, o nível de consumo de energia caiu em média 23% em relação ao período de 2017-2019, porém verifica-se um aumento de 15% no consumo de energia de 2022 em relação ao ano de 2021 e um aumento de 7% no consumo de energia de 2023 em relação ao ano de 2023, aproximando-se dos níveis de consumo de energia do período de 2017-2019 (Figura 5). Com base nestas avaliações, é possível afirmar que o consumo de energia do campus está subindo progressivamente de forma que medidas para controle e/ou redução do consumo de energia seriam necessárias.

A Figura 6 apresenta um mapa detalhado do consumo de energia elétrica per capita no campus Butantã da USP para o ano de 2022. Este mapa identifica as áreas e edificações com os maiores indicadores de consumo per capita (kWh/pessoa), destacando:

Instituto de Ciências Biomédicas (ICB): Com um consumo per capita de 665,63 kWh/pessoa, o ICB possui laboratórios de pesquisa e equipamentos especializados que possivelmente contribuem significativamente para o alto consumo de energia.
PUSP-CB (Prefeitura do Campus): A prefeitura do campus apresenta um consumo per capita de 232,87 kWh/pessoa, refletindo a infraestrutura administrativa e operacional necessária para a gestão do campus.
Hospital Universitário (HU): O HU registra um consumo per capita de 224,54 kWh/pessoa, devido às suas instalações e aos equipamentos médicos de alta demanda energética.
Instituto de Biociências (IB) – Com um consumo per capita de 220,02 kWh/pessoa
Instituto de Oceanografia (IO)– com um consumo per capita de 197,93 kWh/pessoa, destacando-se entre os edifícios de maior consumo energético.

A Figura 7 apresenta o mapa de consumo de eletricidade por área no campus Butantã da USP para o ano de 2023. Este mapa ilustra o consumo total das unidades em relação à área total construída de cada uma. Os institutos e prédios com os maiores indicadores de consumo por área (kWh/m²) foram: NUCEL, IQ (Instituto de Química), IF (Instituto de Física) e Prédio de Plasma.

Estes dados apresentam-se como uma ferramenta essencial para o planejamento energético do campus. Ele permite identificar áreas onde medidas de eficiência energética podem ser mais eficazes, direcionando esforços para reduzir o consumo nas áreas de maior demanda.

Produção de Energia Própria

Produção fotovoltaica

A Figura 8 apresenta a produção de energia solar no Campus USP, especificamente na usina fotovoltaica CUASO, durante o período de setembro de 2019 a agosto de 2020. A usina possui uma potência nominal total de 540 kWp e é composta por quatro subsistemas distintos: BIPV, BAPV, CTPV e CRPV.

A Figura 9 apresenta a produção de energia elétrica (em MWh) de diferentes sistemas fotovoltaicos instalados no campus da USP, ao longo do período de setembro de 2019 a setembro de 2023.

A Figura 10 mostra o desempenho dos diferentes sistemas fotovoltaicos, evidenciando as variações sazonais e as características individuais de cada um. Essa informação é essencial para a gestão e o planejamento do sistema de energia solar do campus da USP.

Infraestrutura da Rede de Energia Elétrica do Campus

A infraestrutura da rede elétrica do campus é composta por cabines primárias, responsáveis pela alimentação dos prédios, chaves de manobra, que funcionam como interruptores de desativação para manutenção e segurança, e transformadores. A rede elétrica do campus é subterrânea, com a fiação instalada dentro de tubos no subsolo, tornando a rede mais harmônica para os habitantes e apresentando menos problemas em comparação com uma rede aérea. As Figuras 11 e 12 ilustram o mapa da rede elétrica atual e o diagrama das subestações no campus.

Alguns dos problemas de queda de energia foram destacados nas oficinas, onde diversos participantes relataram interrupções, por exemplo, nos prédios da POLI. Essas quedas de energia podem prejudicar a internet e a iluminação, afetando o funcionamento das atividades nos prédios e comprometendo diversas outras operações.

Iluminação Pública e Segurança

A Figura 13 ilustra o mapa de iluminação pública que destaca as áreas em vermelho, indicando regiões com iluminação deficiente ou inexistente. Este mapeamento é resultado da junção de informações internas e externas, consultas públicas online, dados coletados durante as oficinas participativas e um mapa da USP Mulheres:
https://www.google.com/maps/d/viewer?ll=-23.561709675121435%2C-46.72808289999999&z=15&mid=1yAIatQPGC37qf1S399tLJxjheXo

Inventário de GEE associado a energia no Campus Butantã

Em 2012, as emissões totais foram de 32,117.59 tCO2e, enquanto em 2022, as emissões totais foram de 18,370.82 tCO2e. Isso representa uma redução total de 13,746.77 tCO2e, ou aproximadamente 42.8% (Tabela 1). A significativa diminuição nas emissões demonstra os esforços da USP em melhorar a sustentabilidade, aumentar a eficiência energética, reduzir a dependência de combustíveis fósseis e adotar práticas mais sustentáveis em suas operações.

Em particular, as emissões provenientes de energia elétrica apresentaram as maiores reduções. As emissões de resíduos e geradores permaneceram inalteradas, indicando áreas onde ainda há potencial para melhorias.

Destaca-se que as principais emissões são oriundas dos sistemas de refrigeração e ar-condicionado. É importante ressaltar que esta é uma estimativa aproximada devido à falta de dados mais precisos. O método GHG Protocol, utilizado com os melhores dados disponíveis, tende a superestimar as emissões, fornecendo uma visão conservadora do impacto ambiental.