Uma das principais barreiras encontradas pelos órgãos governamentais, não governamentais, investidores e empresas ligadas ao setor de energia é a falta de informações confiáveis sobre a real economia de energia dos PEE, que permitam avaliar concretamente os riscos associados a fatores climático-ambientais envolvidos nos projetos.
Na literatura internacional, a maior parte das pesquisas nesta área estão concentradas nos impactos da demanda de energia correlacionados à demanda térmica, isto é, no uso de ar condicionado, tanto no setor residencial, como comercial e industrial. Por exemplo, Lam (1998) demonstra que o consumo de energia em Hong Kong chega a dobrar durante o verão devido ao condicionamento de ar nas residências.
Em outras pesquisas, são indicados os possíveis impactos do clima com o crescimento ou redução no consumo de energia (SAUER, 1999; ALMEIDA et al, 2001; SAILOR, 2001; GELLER et al 2004; PANÃO et al 2007; AYRES et al 2007). Entretanto, o foco destas pesquisas também é voltado para a demanda térmica, nas quais as mudanças na temperatura e a variação térmica devido à posição do Sol são os fatores principais. De modo geral, os artigos científicos com estudos de outros países não consideram os impactos da nebulosidade e insolação no consumo de energia devido à demanda de iluminação. Este fato pode ser facilmente explicado, pois em latitudes médias e altas (acima de 35º) os impactos no consumo de energia devido à demanda térmica (para aquecimento no inverno e resfriamento no verão) são muito mais significativos do que em países em latitudes mais baixas (abaixo de 30º), como no caso do Brasil, onde as casas não possuem sistemas de calefação e o uso de ar condicionado é reduzido.
Já no Brasil, estudos que correlacionam a influência climática com a demanda de energia elétrica no setor residencial ainda são limitados e voltados a questões arquitetônicas, de demanda térmica (resfriamento) e, principalmente, à oferta de energia por fontes alternativas (potencial eólico e energia solar).
Ghisi et al (2007), descrevem claramente a influência dos diferentes climas brasileiros e os impactos no consumo de energia no setor residencial. Com o uso de um método, chamado de zonas bio-climáticas (RORIZ et al, 2000 Apud GHISI et al, 2007), o artigo investiga os impactos nos uso final de energia em chuveiros elétricos, ar condicionado, geladeiras e outros eletrodomésticos. Para os sistemas de iluminação, Ghisi et al (2007) demonstram que os valores percentuais do consumo de energia em uma residência podem variar entre 8–15% durante o verão e cresce para 11–19% durante
inverno, quando é destacada a menor disponibilidade de luz do dia. Estes percentuais também variam em função da cidade (latitude) e da localização dentro da zona bio- climática utilizada.
Utilizando o conceito de sazonalidade, Oliveira et al (2000) conclui que a compreensão da sazonalidade energética brasileira passa principalmente pela variação da temperatura média das regiões. Entretanto, conforme apresentado no artigo, o impacto da temperatura sobre o consumo de energia elétrica não é simétrico e nem homogêneo, pois são as temperaturas extremas que afetam diretamente o consumo. Outra informação relevante é que ocorre um crescimento no consumo de energia causado pelo uso de alguns eletrodomésticos específicos em determinadas faixas extremas de temperatura (tabela 3.3), sejam altas (quentes) ou baixas (frias).
Tabela 3.3 – Correlações entre faixas de temperatura e aumento no consumo de energia elétrica no setor residencial (fonte: elaboração do autor, a partir de Oliveira et al, 2000).
Condições térmicas Correlação com o consumo de energia
Justificativa
Temperatura (quente) + positiva
(consumo aumenta)
Uso de ar condicionado e ventiladores
Temperatura (fria) - negativa
(consumo aumenta)
Uso intenso de aquecedores e chuveiros elétricos
Ainda em Oliveira et al (2000), também são apresentados diversos estudos internacionais que discutem a sazonalidade do consumo de energia elétrica nos domicílios norte-americanos, onde é utilizada a temperatura como variável explicativa desta sazonalidade, lembrando que este trabalho considera o consumo total da residência, com demanda elétrica e térmica. Outro ponto relevante apresentado em Oliveira et al (2000) é a desagregação por região, que permite captar diferenças regionais causadas por fatores climáticos, hábitos de consumo, desenvolvimento industrial regional, nível de renda da população entre outros indicadores. Com base nestes resultados, Oliveira et al (2000) sugere que outros aspectos, além da variação de temperatura, devem ser considerados, como por exemplo, os impactos de outras variáveis climáticas e dos hábitos de consumo nas regiões de grande concentração populacional.
Outras iniciativas apresentadas na literatura nacional, como o projeto Swera e Sonda (MARTINS et al, 2005 e 2007) e o Atlas Solarimétrico do Brasil (TIBA et al, 2000 e 2004; TIBA, 2003), são extremamente importantes para o mapeamento das potenciais
aplicações no uso de fontes de energias alternativas, já que a energia solar tem uma participação incipiente na matriz energética brasileira. Entretanto, estes trabalhos estão voltados para o uso das informações climáticas pelo lado da oferta de energia, sem estabelecer correlações com os impactos na demanda devido às características climáticas.
Outra linha de pesquisa bastante comum em artigos científicos é a aplicação do conceito de iluminância no planejamento de projetos arquitetônicos (LI E LAM, 2000; MARTINS et al, 2004; KRARTI et al, 2005; LI et al 2006). Nestas pesquisas, a posição do Sol e outras características arquitetônicas como as faces do edifício em relação às coordenadas geográficas ganham destaque no planejamento de prédios e nas construções modernas. Neste caso, o objetivo é de melhorar a eficiência energética como um todo, não somente em iluminação e condicionamento de ar, mas principalmente no planejamento interno de ambientes e de decoração.
Vale destacar que, a iluminação diurna (ou o uso da luz natural) oferece enormes oportunidades de conservação de energia quando aplicada a conceitos de arquiteturas eficientes em residências e na otimização da IP. Martins et al (2004) apresentam um método empírico que considera a iluminância para a determinação da duração da noite em comparação aos limiares definidos pelas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABTN). A ABNT estabelece parâmetros para IP por meio da norma brasileira NBR-5123 (Relé fotelétrico e tomada para iluminação – Especificação e método de ensaio), no qual são definidos os valores de iluminância recomendados para que o sistema de IP entre em operação (tabela 3.4).
Tabela 3.4 – Valores de iluminância estabelecidos para o funcionamento da IP. (fonte: elaboração do autor, a partir de Martins et al, 2004).
Descrição Alvorada (Lux) Ocaso (Lux)
NBR-5123 80 20
Martins el al, 2004 20 14
Para Martins et al (2004), o tempo total de uso da iluminação artificial é determinado pela NBR e pelo método empírico. No artigo, é destacado, sem indicar valores, que o impacto na redução dos gastos com energia elétrica na IP pode ser bastante elevado, devido a um melhor dimensionamento nos horários de acionamento e desligamento das lâmpadas.
Ainda existem na literatura outros trabalhos que correlacionam iluminância com o ângulo de elevação do Sol, entretanto estas relações não consideram a cobertura de nebulosidade e a sua respectiva redução na insolação. Sem considerar esses efeitos no tempo de iluminação, a interpretação dos dados pode estar equivocada devido: a) uma redução da iluminância em decorrência da absorção e espalhamento da radiação solar pelas nuvens; b) um incremento na quantidade de luz que atinge a superfície decorrente da reflexão da radiação solar pela base das nuvens quando o Sol está próximo do horizonte. Nos dois casos, o tempo de iluminação artificial seria afetado podendo sofrer um incremento ou uma redução no tempo total.