Arquivo da tag: Eficiência energética

Reciclar o calor torna o chuveiro elétrico mais econômico e mais eficiente

Estima-se que 80% a 90% da eletricidade usada para aquecer a água de banho em um chuveiro elétrico escorre, literalmente, pelo ralo

Por: Rodolfo Dourado Maia Gomes, pesquisador da International Energy Initiative – IEI Brasil

Edição: Sarah C. Schmidt

Vimos no post anterior que os chuveiros elétricos com múltiplas posições de temperatura são econômicos para o bolso. Porém, não são necessariamente mais eficientes em relação aos chuveiros com três posições (inverno, verão ou desligado). Você pode estar se perguntando, então: como fazer um chuveiro elétrico aquecer a água até a temperatura de banho desejada usando menos eletricidade do que a normalmente utilizada? A resposta é: reciclagem.

Estima-se que 80% a 90% da eletricidade usada para esquentar a água num chuveiro elétrico escorre, literalmente, pelo ralo. Isso porque boa parte da água, ainda aquecida, é perdida. Ter essa ordem de grandeza na cabeça é importante porque ela demonstra a dimensão do desperdício de energia e, consequentemente, de dinheiro. Diante desse quadro, algumas soluções foram desenvolvidas com o objetivo de aproveitar parte desse “calor” (energia térmica) desperdiçado.

Uma solução bastante convencional e consagrada utilizada nas indústrias foi adotada por alguns fabricantes de chuveiros: é o uso do que se conhece como “trocadores de calor”, que consiste em uma plataforma acoplada ao chuveiro por duas mangueiras. Antes de sair pelo ralo, essa água ainda quente transfere parte desse “calor” para a água fria que vem da caixa d’água, preaquecendo-a antes que ela entre no chuveiro.

Isso significa que o chuveiro elétrico precisará fornecer menos energia elétrica para aumentar a temperatura da água, uma vez que ela entra no chuveiro em uma temperatura que já está mais alta do que a da caixa d’água.

Por exemplo, ao invés de entrar no chuveiro com 20 °C, a água entra a 27 °C, para ser aquecida até 38 °C. Desta forma, a energia elétrica que deverá ser usada não precisará aumentar a temperatura da água em 18 °C (38 menos 20 °C), mas em 11 °C (38 menos 27 °C). Consequentemente, a potência elétrica máxima¹ do chuveiro, ou seja, a potência da resistência elétrica, é reduzida: geralmente, essa potência é de 3.000 W nos chuveiros do tipo “recuperador de calor”, enquanto que, nos chuveiros sem essa tecnologia, a potência varia de 4.500 W a 5.500 W (pode chegar a mais de 7.000 W em alguns casos).

Todo o processo é feito sem que as duas correntes de água se misturem

Esse processo pode ser visualizado no desenho abaixo (Figura 1), disponibilizado pelo fabricante, que é de origem nacional. O equipamento foi utilizado no mesmo programa de eficiência energética que empregou os “controladores de temperatura” apresentados na postagem anterior.

Figura 1: Princípio de funcionamento do recuperador de calor

É importante mencionar que esse processo de transferência de calor é feito sem misturar as duas correntes de água, já que essa é uma preocupação bastante comum de muitos moradores quando se deparam pela primeira vez com essa tecnologia. A “água suja” ainda aquecida transfere esse “calor” para a “água limpa” que vem da caixa d’agua através do contato com uma parede metálica da serpentina que as separa (neste caso, o alumínio).

“Recuperador de calor permite usar menos eletricidade para aquecer a água até a mesma temperatura de banho”

É possível perceber claramente o efeito do recuperador de calor no corte da potência necessária para aquecer a água de banho (Figura 3) em relação aos chuveiros tradicionais de 20 clientes medidos (Figura 2). Quando o recuperador de calor é instalado na residência do consumidor, seu chuveiro tradicional de três posições é trocado por um novo de multiposições já com a resistência de 3.000 W, ao invés de 5.500 W, aliando-se a flexibilidade desse tipo de chuveiro com a maior eficiência do processo de aquecimento da água permitida pela recuperação de calor.

O resultado dessa troca trouxe uma redução média de 42% no consumo de eletricidade desses clientes e de 48,1% na demanda (potência requerida) durante o horário de pico² da distribuidora. Reciclando a energia.

E como você pode se beneficiar dessa tecnologia? É possível adquirir alguns chuveiros que já venham acompanhados desse sistema, disponíveis no mercado brasileiro.

Mas isso é tudo ou dá para economizar ainda mais? Bom, dá para economizar 80% de eletricidade com um outro tipo de chuveiro elétrico. E sem o uso de energia solar, gás ou outra fonte de energia. Mas para isso, é importante perguntar: você estaria realmente preparad@ para isso? Saiba mais em uma próxima postagem.

Figura 2: Distribuição do número de banhos e do tempo de banho por intervalo de potência do chuveiro elétrico tradicional do cliente antes da sua troca pelo recuperador de calor
Figura 3: Distribuição do número de banhos e do tempo de banho por intervalo de potência do chuveiro elétrico do recuperador de calor

 


¹ Potência: quantidade de energia (eletricidade, por exemplo) que um equipamento precisa consumir  em uma unidade de tempo para poder funcionar. Por exemplo, o ferro elétrico precisa de 1000 unidades de energia em um segundo para poder cumprir a função de passar a roupa, ou seja, tem uma potência de 1000 W. A televisão de 21 polegadas tem uma potência média de 90 W, ou seja, ela precisa de 90 unidades de energia por segundo para funcionar . Fonte: Glossário IEI Brasil. Disponível em: http://iei-brasil.org/glossario/

² A demanda de pico significa que o país precisa ter uma quantidade suficiente de usinas capaz de fornecer toda essa eletricidade, ao mesmo tempo, quando vários chuveiros estão ligados no mesmo horário. Lembre-se que o chuveiro elétrico é o equipamento que tem a maior potência em nossas casas (entre 4.500 W e 5.500 W, podendo chegar a mais de 7.000 W), por isso ele consome muita eletricidade em pouco tempo de uso se comparado com uma televisão (~ 90 W), um computador (~ 300 W) ou uma lâmpada fluorescente compacta (~ 15 W), por exemplo.

A nova geração de chuveiros elétricos é mais econômica?


Trazemos a seguir uma reflexão elaborada pelo pesquisador da International Energy Initiative - IEI Brasil, Rodolfo Dourado Maia Gomes. O professor Gilberto Jannuzzi, docente responsável por este blog, é diretor executivo da ONG internacional IEI Brasil, instituição que se dedica a pesquisas na área de energias renováveis e eficiência energética buscando contribuir com o desenvolvimento sustentável.

A instituição trabalhou com programas de eficiência energética em comunidades de baixa renda na cidade do Rio de Janeiro e em outros municípios do estado. Esses programas têm levado equipamentos mais modernos e eficientes às casas dos moradores. Um dos objetivos desta pesquisa é realizar avaliações sobre os impactos desses programas no consumo das residências, como podemos observar na análise sobre a substituição de chuveiros e o comportamento dos consumidores:

 

Quem já foi comprar um chuveiro elétrico deve ter se deparado com novos tipos de aparelhos sendo vendidos como “chuveiro mais econômico” ou “chuveiro eficiente”. Mas surge a dúvida: econômico na conta de eletricidade ou eficiente no consumo de energia? “Mas existe diferença entre essas duas características?”, alguém pode perguntar. Existe! E ela pode ser fundamental na hora de você tomar uma decisão, seja durante a utilização dos aparelhos, seja quando for adquirir um novo produto.

É o que gostaríamos de mostrar neste post: a diferença entre o uso racional da energia e a eficiência energética do equipamento. Ilustraremos isso compartilhando alguns resultados de medições de campo feitas em chuveiros elétricos residenciais. Vamos começar?

O chuveiro elétrico é um velho conhecido do brasileiro. Visto como um vilão devido ao elevado consumo de eletricidade, que todo mês dá aquele peso na conta de energia elétrica, ele continua sendo o “malvado predileto” dos nossos lares. Ao longo do tempo ele veio mudando o seu “look” para acompanhar os ares mais modernos, mas sem abrir mão da tradição das famosas três opções de posições (temperatura): “verão”, “inverno” e desligado.

No entanto, há alguns anos, essa histórica tradição foi flexibilizada (ainda bem!), quando os chuveiros com quatro, oito e até “incontáveis” posições conquistaram espaço no mercado. O maior número de posições oferece ao banhista um cardápio mais extenso de temperaturas de banho para escolher, sem a limitação de apenas duas. E os consumidores fazem uso disso muito bem, como podemos observar nas duas figuras abaixo, que apresentam resultados de medições realizadas em 23 chuveiros. Nas imagens, é possível observar um maior “espalhamento” das potências (temperaturas) para os chuveiros que passaram a contar com mais posições (Figura 2) em comparação com as tradicionais (Figura 1).

post1_figura1
Figura 1: Distribuição do número de banhos e do tempo de banho por intervalo de potência do chuveiro elétrico tradicional do cliente (para ver a imagem ampliada, clique com o botão direito do mouse e clique em abrir em nova aba)

 

post1_figura2
Figura 2: Distribuição do número de banhos e do tempo de banho por intervalo de potência do chuveiro elétrico tradicional do cliente com a incorporação do controlador de temperatura (para ver a imagem ampliada, clique com o botão direito do mouse e clique em abrir em nova aba)
Novos aparelhos permitem maior controle por parte do usuário

O oferecimento desse maior número de posições evita que o consumidor tome aqueles banhos mais quentes (maior consumo de energia) ou menos quentes (menor conforto) do que gostaria no “oito ou oitenta” das tradicionais posições de inverno e verão. Não é preciso, também, controlar a vazão para um banho quente debaixo de um “filete” d’água (com menor conforto) ou um banho frio numa “cascata” (maior consumo de água e energia). O usuário pode, enfim, escolher melhor a temperatura mais confortável para seu banho.

Esses novos tipos de chuveiros elétricos fazem parte do rol de tecnologias “mais eficientes” dos programas compulsórios de eficiência energética de diversas distribuidoras de eletricidade no país[1]. Milhares deles vêm sendo instalados nas residências no lugar dos chuveiros tradicionais de três temperaturas, com o objetivo de reduzir o consumo de energia e a demanda por potência no horário de pico. Mas, fica a pergunta: eles são mesmo mais eficientes?

Vejamos o caso dos 23 chuveiros apresentados nas figuras acima, cujas famílias medidas participaram de um desses programas de eficiência energética, para o qual a medição e a verificação de seus resultados ficaram a cargo da IEI Brasil sob a coordenação do Prof. Gilberto De Martino Jannuzzi (FEM/Unicamp).

Os banhos quentes dessas famílias, nos chuveiros tradicionais, foram medidos durante sete dias corridos e seus consumos, potências, datas e horários foram registrados automaticamente na memória dos próprios medidores. Os banhos continuaram a ser medidos também durante sete dias após seus chuveiros tradicionais serem acoplados a aparelhos, os chamados “controladores de temperatura” (Figuras 3 e 4), que os transformaram em multiposições além das tradicionais inverno e verão.

Figura 3: Um dos modelos de controlador de temperatura utilizado no programa de eficiência energética
Figura 3: Um dos modelos de controlador de temperatura utilizado no programa de eficiência energética

Figura 4: Um dos modelos de controlador de temperatura utilizado no programa de eficiência energética
Figura 4: Um dos modelos de controlador de temperatura utilizado no programa de eficiência energética

Os resultados dessas medições mostraram que houve uma economia de eletricidade de 6,4%, devido ao melhor ajuste de temperatura proporcionado ao usuário. Em outra localidade, na qual 41 famílias também participaram do mesmo programa e receberam os mesmos controladores de temperatura, também houve redução no consumo de energia (19,9%). Mas podemos esperar que isso aconteça sempre?

A resposta é: não. Quando se trata de consumo de energia nos equipamentos de uso final (chuveiro elétrico, geladeira, lâmpada, ar-condicionado, televisão e outros), a economia que vai ocorrer depende muito dos próprios equipamentos, dos hábitos de consumo das pessoas e das localidades em que elas estão, por exemplo.

A economia gerada também depende dos hábitos de consumo

Prova disso é que, na mesma análise, foi identificado um caso de 12 famílias de uma das localidades pesquisadas, que optaram pelo uso do controlador da Figura 3, em que foi registrado um ligeiro aumento de 1,4% no consumo. Por isso, note o importante papel que os hábitos das pessoas exercem no consumo de eletricidade, mesmo quando há o uso de um equipamento que oferece opções mais racionais no uso da energia.

No resumo geral de todas medições realizadas em 64 clientes, houve uma redução média no consumo de eletricidade de 17,2%.

Podemos agora voltar à pergunta do título: essa geração de chuveiros com mais posições de temperatura é mais econômica? Os resultados ilustram que esse aumento do “cardápio” das temperaturas faz com que o chuveiro multiposições seja mais racional no uso da eletricidade, trazendo economia na conta do cliente e, portanto, são econômicos.

Assim, você passa a entender que, ao adquirir ou utilizar esse tipo de chuveiro, está oferecendo um uso mais racional ao seu banho, do ponto de vista energético. Mas racionalidade não significa necessariamente eficiência energética: esses chuveiros continuam utilizando a mesma quantidade de eletricidade para elevar a temperatura da água de banho até àquela desejada pelo cliente e não menos quantidade de energia. Se ele utilizasse menos eletricidade para atingir a mesma temperatura desejada, isso sim faria com que ele, de fato, fosse caracterizado como um chuveiro mais eficiente.

Então, quando for escolher um chuveiro elétrico, você poderá fazer uma escolha mais consciente por saber que há esses dois aspectos a serem observados para as diversas tecnologias oferecidas no mercado: equipamentos que promovem o uso mais racional da energia e equipamentos mais eficientes energeticamente (ou ambos num só).

Apresentaremos num próximo post uma outra tecnologia de chuveiro elétrico, dessa vez mais eficiente energeticamente: usa menos eletricidade para fornecer a mesma temperatura desejada pelo cliente. E não é usando energia solar, gás ou outra fonte de energia.

————————————————————————————————————————-

[1] Esses programas, regulados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), existem desde 1998 dado o processo de privatização das empresas do setor elétrico que passaram a ser obrigadas a investir 1% de suas receitas em programas de eficiência energética e pesquisa e desenvolvimento. Esses valores estão provisionados nas tarifas de eletricidade, ou seja, são recursos coletados dos consumidores. De acordo com a própria ANEEL, foram investidos mais de R$ 6,3 bilhões em projetos de eficiência energética de 1998 a setembro de 2015. A título de comparação, o Procel (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica) investiu nos últimos 30 anos um total de R$ 2,7 bilhões. (informações apresentadas no 1° Workshop “O Papel da Eficiência Energética na Economia de Baixo Carbono do Brasil: Desafios para os Compromissos da iNDC”)