Consumo consciente de energia elétrica para um menor impacto ambiental

Edson Watanabe*

Um pensamento comum entre as pessoas é que energia elétrica (EE) é algo que simplesmente sai da tomada e é infinita. Mas como essa não é a realidade, pelo menos dois princípios básicos precisam ser reafirmados. Primeiro, para se consumir EE, esta precisa estar sendo gerada em algum lugar e no mesmo instante. Segundo, toda a parafernália necessária para fazer essa energia chegar a uma tomada envolve muita engenharia e pelo menos uma fonte de energia, seja hidráulica, térmica, nuclear, eólica ou solar.

O consumo de EE é crescente nos países em desenvolvimento, como o Brasil, o que torna necessário e premente conscientizar os usuários a reduzi-lo para ajudar a equilibrar consumo e geração. Esse equilíbrio com redução é fundamental para que possamos viver em um mundo que reduza a demanda por geração de energia e investimentos, que são escassos, com menos poluição e menos impacto ambiental. No intuito de contribuir, compartilho a seguir alguns conceitos básicos para o uso da EE que pode ser aplicado, em muitos casos, sem perda de qualidade de vida e sem desperdícios.

Para começar,é importante entender a unidade que usamos para medir o consumo de EE. De fato, o que consumimos são comprados em diferentes unidades. Tomates e batatas, por exemplo, são comprados por quilograma. Temos uma boa noção de quanto é um quilo de batata ou tomates, que quase cabem em duas mãos.

A conta de luz é paga com base na unidade quilowatt-hora (kWh), que é usada para medir a energia consumida. Para se ter uma ideia, um kWh equivale à energia de levar mil vezes 10 kg até o 12º andar de um prédio (36 metros). Na minha casa, por exemplo, o consumo de energia é de 10 kWh/ dia. Conclusão: uso muito mais energia do que sou capaz de gerar com esforço próprio. Esse é um bom indicativo de que devemos refletir sobre a energia antes de usá-la indiscriminadamente.

Quanto de EE precisamos

Uma dúvida que vale a pena ser comentada é: quanto o Brasil necessita de EE para crescer? Vou fazer uma conta simples. Imaginemos que o Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) desse certo e a economia do Brasil crescesse aos previstos e modestos 5% ao ano. Nesse caso, é possível estimar que o sistema elétrico brasileiro cresceria cerca de 7% ao ano, aproximadamente, ou seja, um pouco mais que o crescimento da economia. Isso significa que o país precisaria dobrar a capacidade de geração dos atuais 130 GW para 260 GW, em apenas 10 anos.

Muitos devem se lembrar da longa discussão que envolveu a construção das usinas hidrelétricas do rio Madeira, para gerar um total de pouco mais de 6 GW, e de Belo Monte: foram mais de 30 anos de debate para gerar 11 GW. Somadas, representam cerca de 17 GW e serão necessários vários anos para concluí-las. Isso sem falar que esses são valores de pico, ou seja, durante o período das secas, esses valores caem muito. Para se chegar aos 130 GW, falta muito. Temos outras usinas em construção ou a serem construídas, cuja capacidade total chega próximo a 30 GW. Temos ainda as usinas eólicas, mas todas somadas não chegam a 50 GW: ainda faltam 80 GW. Uma opção seria complementar com usinas térmicas (poluentes) ou nucleares. Mas, a falta é grande.

Na prática, a economia tem crescido menos que 5% ao ano, e por isso o baixo crescimento da geração de EE não tem comprometido esse crescimento econômico. Por outro lado, esses baixos crescimentos não ajudam a resolver os problemas sociais do país. Se usarmos EE de forma consciente, o que economizarmos poderia ser empregado para fomentar o crescimento da economia.

Ar-condicionado: o grande vilão

Quando estudei no Japão, uma lei de 1979 estabeleceu que, no verão, nos meses de julho e agosto, a refrigeração dos prédios públicos teria um limite inferior de 28ºC, e no inverno, teria o limite superior para aquecimento de 19º C. Em 2012, após o acidente na usina nuclear de Fukushima, o limite de 28oC foi estendido para o período de maio a setembro. O objetivo dessa lei foi conciliar economia de energia e conforto da população. Não precisamos ser tão rígidos quanto os japoneses, mas refrigerar, em dias quentes, até 25º a 26º C já seria uma boa ajuda na economia de EE. Refrigerar no verão, a 20o C, e usar casaco é desperdício total e falta de consciência.

De maio a setembro, o governo japonês dispensou o uso de paletó e gravata, um hábito europeu que eleva a sensação térmica em cerca 3ºC e, consequentemente, aumenta o consumo de EE desnecessariamente. Em 2012, constatei junto ao Operador Nacional do Sistema (ONS) que, quando a temperatura no Rio de Janeiro sobe de 28o para 30o C, o consumo cresce cerca de mil MW (hoje deve crescer mais), o que equivale praticamente a geração da usina nuclear de Angra II.

Em Portugal vi outro exemplo interessante. Por meio de um cartaz fixado no apartamento, um hotel em Lisboa orienta seus hóspedes da seguinte forma: se estiver calor, abra a janela: consumo zero de energia; se ainda estiver calor, ligue o ventilador: consumo 40 W; se ainda assim estiver calor, feche a janela e ligue o ar-condicionado: consumo 1600 W. Use o termostato. Economize!

É importante conscientizar o usuário como cresce a escala de consumo de energia: zero para a janela, 40 W para o ventilador e 1600 W para o aparelho de ar-condicionado, que é um dos grandes vilões do consumo de energia elétrica.

China e Holanda

Nos últimos 30 anos, a China tem crescido a taxas “chinesas”, ou seja, em ritmo acelerado. Para isso, precisam aumentar a geração de EE o equivalente a cerca de “um Brasil” por ano. Tudo que construímos durante décadas em termos de sistema elétrico, eles constroem em um ano. E usam carvão como principal fonte de energia. Em 2011, estive em Beijing e tirei fotos de locais memoráveis, mas nenhuma delas exibia um céu azul (que ainda temos por aqui) devido à poluição provocada pela geração de energia a base de carvão. Quem vai limpar esse ar? Recentemente, foi noticiado que a China gasta US$1 bilhão de dólar por dia por conta dessa poluição!

Normalmente, há uma correlação entre o Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) e o consumo per capita de energia. Essa correlação se faz presente na Noruega, líder mundial em IDH e com o segundo maior consumo per capita de energia. No Brasil, o consumo per capita de energia elétrica ainda é muito baixo, apesar de haver muito desperdício, falta de conscientização e necessidade de investimentos em eficiência energética. Em termos de consumo de energia elétrica per capita, nosso país está além da 70a posição no mundo, e, no ranking de IDH, aparece em 73º lugar.

Talvez a resposta que procuramos esteja com a Holanda, que é a quinta colocada em IDH, mas em consumo per capita de energia encontra-se no 32º lugar. O país consegue equilibrar um bom IDH sem gastar muita EE.

Custo de energia e consumo consciente

Em alguns casos, é importante conhecer o custo da energia ao longo do dia. Nas residências esse custo é constante durante todo o dia, mas em universidades, comércio e indústrias, dependendo do contrato com a concessionária de EE, pode-se pagar muito mais por kWh em certos horários do dia. Essa faixa de horário, que no Rio de Janeiro vai das 17 às 20 horas, é conhecida como horário da ponta. Para economizar, é necessário reduzir o consumo nesse horário, programando, por exemplo, o uso de equipamentos eletrointensivos para outros horários do dia.

A conscientização é um passo importante na busca pelo equilíbrio. No Brasil, em épocas de chuva abundante, cerca de 80% de nossa EE vem de usinas hidrelétricas. Somos um país abençoado e bastante “verde”. No entanto, para cada Watt (unidade de potência) consumido são necessários, em média, cerca de 1 m² de área inundada de represa para essa geração. Uma vez alertei uma amiga que tinha um boiler de 8 kW de potência, de que eram necessários 8 mil metros quadrados de área inundada em algum lugar para atender a esta carga. E que não seria difícil imaginar quantas árvores teriam sido derrubadas para atendê-la. Depois disso, ela parou de usar o boiler e passou a usar aquecimento por gás. Aí, alertei que ela estava gerando gases de efeito estufa. O ideal seria o aquecimento solar, sempre que possível.

É fundamental substituir dispositivos ineficientes como lâmpadas incandescentes ou fluorescentes por lâmpadas LED, buscar usar equipamentos mais eficientes, por exemplo, ar-condicionado com inversores (custo inicial maior, embora mais econômicos) e apoiar todas as formas de geração renovável como solar ou eólica.

Professor titular e diretor da Coppe/UFRJ (Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro), Edson Watanabe é doutor em Engenharia Elétrica pelo Tokyo Institute of Technology, Japão (1981). Pesquisador nível 1A do CNPq, membro da Academia Brasileira de Ciências (ABC) e Fellow do Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), foi admitido na Ordem Nacional do Mérito Científico no Grau de Comendador (2005) e recebeu o Nari Hingorani IEEE PES FACTS Award (2013).     

*Reportagem originalmente publicada em Rio Pesquisa, Ano IX, Nº 37 (Junho de 2016)

 

http://www.faperj.br/?id=3423.2.2

 O aluno da Coppe, João Batista Neto, mostra uma unidade de acostamento que pode ser instalado em lugares como porta de escolas e hospitais

 

Tecnologias que farão parte do carro do futuro, incluindo os autônomos, já começam a ser projetadas de forma que possam ser implantadas também em automóveis comuns. De acordo com os especialistas, em breve um dos desafios será garantir a segurança na mobilidade em vias sobre as quais estarão circulando, simultaneamente, veículos autônomos, semiautônomos e comuns. No intuito de responder a esse desafio, pesquisadores do Grupo de Teleinformática e Automação (GTA) da Coppe/UFRJ estão desenvolvendo o Sistema de Posicionamento Cooperativo de Precisão (SPCP), cujo objetivo é promover a comunicação entre veículos.

O sistema, que poderá ser instalado em qualquer veículo, tem inúmeras funções como, por exemplo, alertar ao motorista em relação a riscos iminentes, sugerindo medidas a serem tomadas, a exemplo de reduzir a velocidade para evitar um acidente. Dependendo das características do automóvel, o próprio sistema acionará a frenagem e, em seguida, assumirá o controle do acelerador, só devolvendo o comando ao condutor quando a situação estiver normalizada.

Estruturado pelo aluno de doutorado da Coppe, João Batista Pinto Neto, sob a orientação do professor Luís Henrique Costa, do Programa de Engenharia Elétrica (PEE), o SPCP promove, por meio de redes sem fio, a comunicação entre veículos, incluindo dados sobre a infraestrutura ao longo das vias, de forma a manter o motorista informado sobre a necessidade de redução de velocidade e risco de colisão, em um raio de 1 km. O pacote também antecipa informações sobre “fechamento” de sinais (semáforos), curvas acentuadas, ultrapassagens perigosas, entre outros. As informações são atualizadas a cada décimo de segundo.

 

Sistema brasileiro é uma boa alternativa para carros populares

O professor da Coppe, Luís Henrique, à esquerda, diz que o sistema é uma boa alternativa para os carros mais populares

Por determinação do Departamento de Transportes americano, a partir de 2020, nos EUA, todos os carros terão que sair das montadoras com equipamento para comunicação veicular. Tais equipamentos terão que operar com um mesmo padrão de mensagem que informe localização geográfica, velocidade, altitude e aceleração.

Antecipando a aplicação de novas regras, que em algum momento também terão que ser implementadas no Brasil, o sistema da Coppe foi desenvolvido prevendo o futuro com carros conectados e levando em conta as diferenças de modelos das montadoras automotivas.

O professor Luis Henrique, que coordena o Programa de Engenharia Elétrica da  Coppe, diz que o SPCP é uma boa alternativa para os carros mais populares, principalmente quando tiverem a companhia dos veículos autônomos nas ruas. Segundo o professor da Coppe, para monitorar seu posicionamento e distanciamento, o carro autônomo possui ferramentas avançadas com uso de ultrassom, feixe de laser e sensores, que geram informações precisas.

“Como a maioria da população brasileira não terá, inicialmente, condições financeiras de adquirir um veículo como esse, o

 

nosso Sistema de Posicionamento Cooperativo de Precisão torna-se uma opção bem atrativa. Ele poderá ser instalado em qualquer veículo, gerando informações similares e, caso o veículo autônomo também utilize o sistema, haverá maior redução de risco de acidentes até mesmo para ele, uma vez que todos terão a mesma comunicação, a mesma linguagem” afirma o professor da Coppe.

O equipamento a ser instalado nos carros é denominado unidade de bordo. Ele analisa as circunstâncias na pista de forma que as informações cheguem filtradas no visor da tela, disparando o alerta quando houver risco real de acidente. O monitoramento é feito em relação aos veículos que estão na mesma direção, seja na mesma pista ou na faixa ao lado, e também nos que transitam nas faixas de sentido contrário. “O sistema alertará o motorista sobre riscos que estejam ao seu redor ou daqueles que ele mesmo possa gerar. Ao ameaçar uma ultrapassagem, por exemplo, o alerta poderá disparar caso tenha possibilidade de colisão com um carro que trafegue na faixa ao lado, independente do sentido”, explica João Batista.

 Parte da unidade de bordo que ficará instalada dentro do capô do veículo

Saiba mais sobre o sistema brasileiro

De acordo com o aluno da Coppe, o sistema foi configurado de forma que o proprietário possa alterar alguns itens do veículo como, por exemplo, suas dimensões que podem ser as originais de fábrica ou alteradas como, por exemplo, ao engatar um reboque para transporte de outro veículo ou uma lancha. Estas alterações das dimensões interferem  nos cálculos do sistema para situações de manobra e também nas informações geradas para os outros carros.

“O sistema está apto a fornecer outras informações como condições do tempo, que pode afetar a visibilidade do motorista, pista molhada e até queda de barreiras. Para tanto, é necessário que tenha unidades de acostamentos instaladas ao longo das vias, com acesso à Internet para gerar essas informações” conclui o aluno da Coppe.

Embora utilize o GPS comercial autônomo, o sistema é original por acrescentar geometrias elíptica e esférica, o que dá precisão às informações, independente do risco de o veículo estar na mesma via ou em ruas transversais. “O GPS comercial autônomo comete erro típico de até 10 metros de posicionamento, que não atende a precisão requerida para segurança veicular. Com a introdução das ferramentas que desenvolvemos para o SPCP, a precisão do posicionamento foi aumentada, convergindo para os limites tolerados para aplicações de segurança veicular”, explica João Batista.

 

Os equipamentos que farão parte da infraestrutura são denominados unidades de acostamento. Esses poderão ser acoplados a sinais de trânsito, possibilitando informar o motorista o instante que ele deve iniciar a frenagem para parar o veículo com segurança no cruzamento, caso o sinal esteja fechado. Essa informação é importante principalmente para veículos que estiverem atrás de ônibus e caminhões, que dificultam a visão. Outras unidades de acostamento poderão ser instaladas em curvas para evitar a saída da pista por velocidade excessiva, ou ainda para indicar ao motorista o quanto tem que reduzir, em frente a colégios, hospitais e outros lugares que requerem redução de velocidade.

Para evitar problemas na troca de informações, João diz que utiliza o mesmo padrão de comunicação de rede veicular que define a faixa de frequência, taxa de transmissão e tamanho das mensagens, usado no mundo, o IEEE802.11p. Uma grande vantagem da rede veicular é que ela não sofre interferências de outras redes sem fio, como a rede WI-FI, porque funciona em faixa de frequência exclusiva e, portanto, o tráfego de dados é dependente somente do número de veículos dentro de uma determinada área. 

 Para a transmissão de dados durante o teste, os pesquisadores fixaram uma antena sobre o teto do automóvel

 

Fonte: http://www.coppe.ufrj.br/pt-br/planeta-coppe-noticias/noticias/coppe-desenvolve-tecnologia-para-comunicacao-entre-veiculos

Pela primeira vez aberta ao público em geral, a Coppe/UFRJ promove, no próximo dia 22 de junho, às 15 horas, uma visita virtual ao Atlas, o experimento que teve um importante papel na descoberta do bóson de Higgs - a chamada "partícula de Deus". Instalado no Cern, o maior laboratório de física de partículas do mundo, o Atlas foi concebido e desenvolvido com a contribuição de pesquisadores brasileiros, entre eles pesquisadores da Coppe, parceira do Cern desde 1988.

A partir das 14 horas, o Espaço Coppe disponibilizará ao público o nicho 8 da exposição Exploradores do Conhecimento, onde os visitantes poderão assistir a um vídeo da Nasa sobre o Big Bang e simular um choque de prótons em um protótipo do Atlas.

Flyer Face e Coppe

Saiba mais no Planeta Coppe Notícias: https://goo.gl/44BKdg

richard stephanA TV Juliano Moreira está disponibilizando um novo vídeo a partir de hoje. Trata-se da entrevista concedida pelo Professor Titular Richard Magdalena Stephan, professor do curso de Engenharia elétrica UFRJ/COPPE. Nesta entrevista, o pesquisador aborda temas como levitação magnética, ímã e supercondutores, ciência e tecnologia, engenharia de produção, industrialização etc...

 

Assista a entrevista no canal da TV Juliano Moreira

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