Proposta metodológica para planejamento energético no ...

Karin Regina de Casas Castro Marins

Proposta metodolgica para planejamento energtico no desenvolvimento de reas

urbanas

O potencial da integrao de estratgias e solues em morfologia e mobilidade urbanas, edifcios, energia e meio ambiente: o caso da

operao urbana gua Branca, no municpio de So Paulo

Tese apresentada Faculdade de

Arquitetura e Urbanismo da

Universidade de So Paulo para

obteno do Ttulo de Doutor em

Arquitetura e Urbanismo

rea de Concentrao:

Tecnologia da Arquitetura

Orientador:

Prof. Dr. Marcelo de Andrade Romero

So Paulo | 2010

AUTORIZO A REPRODUO E DIVULGAO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRNICO, PARA FINS

DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

E-MAIL: [email protected]

Marins, Karin Regina de Casas Castro M337p Proposta metodolgica para planejamento energtico no desenvolvimento de reas urbanas. O potencial da integrao de estratgias e solues em morfologia e mobilidade urbanas, edifcios, energia e meio ambiente: o caso da operao urbana gua Branca, no municpio de So Paulo / Karin Regina de Casas Castro Marins. --So Paulo, 2010. 798 p. : il. Tese (Doutorado - rea de Concentrao: Tecnologia da Arquitetura) FAUUSP. Orientador: Marcelo de Andrade Romero 1.Planejamento energtico - So Paulo (SP) 2.Planos de desenvolvimento integrado 3.Morfologia urbana 4.Transporte urbano 5.Arquitetura bioclimtica 6.Gerao de energia 7.Energia Eficincia 8. Meio ambiente urbano 9.Poluio atmosfrica 10.Sustentabilidade I.Ttulo CDU 621.31(816.11)

MARINS, K. R. de C.C. Proposta Metodolgica para Planejamento Energtico no Desenvolvimento de reas Urbanas. O potencial da integrao de estratgias e solues em morfologia e mobilidade urbanas, edifcios, energia e meio ambiente: o caso da operao urbana gua Branca, no municpio de So Paulo. 2010. 798 p. Tese (Doutorado). Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2010.

Errata

Pgina Linha Onde se l: Leia-se: 57 3 105.000 MW 102.000 MW 72 29 no caso da Regio Sudeste superada pelo no caso da Regio Sudeste semelhante do 185 22 Secundrio Primrio 223 3 residenciais comerciais 246 17 0,30; 0,40 0,50; 0,40 246 17 0,50; 0,50 0,40; 0,50 262 19 At 1000; 1000 a 2500; 2500 a 5000 At 1000; At 1000; At 1000 262 20 At 1000; 1000 a 2500; 2500 a 5000 1000 a 2500; 1000 a 2500; 1000 a 2500 262 21 At 1000; 1000 a 2500; 2500 a 5000 2500 a 5000; 2500 a 5000; 2500 a 5000 271 14 Assumido(10) Assumido 271 22 Assumido(11) Assumido 278 34 0,70 (Fator de carga clula a combustvel) 0,90 290 10 como para aferio como ferramenta para aferio 296 6 Atot-constr-ref Atot-constr-leg-ref 296 11 RrefDEDrefPOPtotrefesPO = *Pr RrefDEDAestudoPRref = *

296 12 DCrefcomconstrAtotrefPOPcom *= DCrefcomconstrAtotPEref *=

296 13 refPOPcomfefesPOPTref += Pr PErefPRrefPTref +=

296 14 FPFrefPOPcomrefPOPflut *= FPFPErefPFLref *=

296 15 FPPrefesPOrefPOPcomrefPOPpass *)Pr( += FPPPRrefPErefefP *)(Pr +=

297 16 Emisses totais transportes urbanos Emisses totais transportes urbanos (3) 297 18 Emisses totais Emisses totais (3) 298 13 RrefDED AestudoPRrefRrefDED /=

298 18 CCEECrefCEEIA = refcomconstrAtotCCEECrefCEEIA = /

298 19 RCEECrefCEEIA = refresconstrAtotRCEERrefCEEIA = /

300 4 AinstAviarioAverdepublAestudoreflotAtot = AinstAverdepublAestudourbAtec =

315 15 GabCAprojCNoLotCBquadAC **= GabBAprojBNoLotBBquadAC **= 327 26 PFLquadTquadPPPFTquadTquadPT ++= PFLquadTquadPPPFTquadTquadDT ++=

354 9 Incluir embaixo de Aviaria-tot rea de Interveno total. AinstpubAverdequadviarioAtottotalervA ++=int

363 26 MJ/ pass km kWh/ pass-km 364 8,9,10, 11,12 km/ ano pass-km/ ano 364 9 CVMbrtPAmcEVpublVDTmcPKMbrt /** = PAmcEVpublVDTmcPKMbrt ** =

364 10 CVMvltPAmcEVpublVDTmcPKMvlt /** = PAmcEVpublVDTmcPKMbvlt ** =

364 11 CVMacPAacEVpublVDTacPKMac /** = PAacEVpublVDTacPKMac ** =

364 12 CVMautoPAEVautoVDTautoPKMauto /**= PAEVautoVDTautoPKMauto **=

375 9,24,25,26 No. de vezes * p-direito [-] 410 9 escala distrital escala predial 439 1 no planejamento no desenvolvimento no planejamento do desenvolvimento 439 14 areo caso da Operao gua Branca a rea da Operao gua Branca 449 2 4,16 km 4,12 km 463 11, 12 438% 349% 463 13 416% 331% 463 14,15, 16 334% 262% 463 17 1% - (excluir) 463 18 0% 349% 463 19 -10% 349% 463 20 -31% 331% 506 23 por populao fixa, menor por populao fixa, devido menor 515 4 a visualizao das 108 a visualizao de 108 523 3 de 18% a 48; de 18% a 48%; 533 3 estratgias integradas para planejamento estratgias para planejamento 539 17 - Incluir: DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE ENERGIA

DO INSTITUTO REAL DE TECNOLOGIA. Curso de Tecnologia em Energias Renovveis. Estocolmo: KTH, 2003.

547 31 - Incluir: XCO2 CONISBEE LTD CONSULTING ENGINEERS. Insulation for Sustainability A guide. London: Federation of European Rigid Polyurethane Foam Association BING, 2000.

641 12 166.078.453;163.680.417; 166.204.571; 158.546.095 165.829.278; 163.435.863; 165.955.291; 158.307.389 641 13 109.063.718; 107.405.343; 109.140.097; 104.184.597 146.314.426; 143.936.672; 148.226.091; 141.245.586 641 14 18.321.906; 18.034.445; 18.333.686; 17.509.755 109.431.250; 106.321.496; 110.669.279; 105.386.932 641 15 38.692.830; 38.240.629; 38.730.788; 36.851.742 108.458.909; 105.426.905; 109.849.612; 104.663.341 641 16 165.829.278; 163.435.863; 165.955.291; 158.307.389 106.297.409; 103.265.759; 107.874.727; 102.714.511

775 a 786 4 Consumo Energtico Transportes; kWh/ m2 ano Consumo Energtico Transportes; kWh/ passageiro ano

Se o mundo desenvolvido considera terrveis os problemas de poluio,

congestionamento e decadncia de alguns setores da cidade, pensemos ento

nas mudanas que esto oprimindo o mundo em desenvolvimento.

[...]

A cidade uma matriz complexa e mutvel de atividades humanas e efeitos

ambientais. Planejar uma cidade auto-sustentvel exige uma ampla

compreenso das relaes entre os cidados, servios, polticas de transporte

e gerao de energia, bem como seu impacto no meio ambiente local e numa

esfera geogrfica mais ampla.

[...]

A crise ambiental e social de nossas cidades est ocupando muitas mentes. O

apelo por sustentabilidade revive a necessidade de um planejamento urbano

bem elaborado e demanda um repensar de seus princpios e objetivos bsicos.

A crise da civilizao moderna exige que o poder pblico comece a planejar,

com vistas criao de cidades sustentveis.

Richard Rogers, Cidades para um pequeno planeta

s cidades do mundo, do Brasil

Em especial cidade de So Paulo

A Deus,

por sempre iluminar meu caminho

Ao meu amor, Paulo,

pelo companheirismo

e por fazer parte de minha vida

Aos meus pais, Ivani e Jos,

pelo apoio e incentivo de sempre.

Agradecimentos

Ao Prof. Dr. Marcelo de Andrade Romero, pela dedicao e clareza na orientao desse

trabalho e pelo interesse e pacincia nas discusses tcnicas dos vrios temas

envolvidos;

Aos Professores Ricardo Toledo e Marta Dora Grostein, da FAU USP, e Alberto

Hernandez, do Departamento de Engenharia Mecnica da Escola Politcnica da USP,

pelas contribuies metodolgicas e apoio no desenvolvimento dos trabalhos;

A Secretaria dos Transportes Metropolitanos de So Paulo e Empresa Metropolitana de

Transportes Urbanos de So Paulo, pela experincia adquirida trabalhando com

transporte urbano nas regies metropolitanas do Estado de So Paulo. Em especial, aos

companheiros da rea de Planejamento, pelo apoio e incentivo;

Aos professores e tcnicos do Departamento de Tecnologia de Energia do Instituto Real

de Tecnologia de Estocolmo e do Centro das Naes Unidas para o Desenvolvimento

Regional em Nagoya, pelo enriquecimento adicional na temtica desse trabalho;

Agncia de Cooperao Internacional do Japo - JICA, pelo apoio no treinamento em

Transporte Urbano e Meio Ambiente, no Japo;

Muitos outros tambm contriburam para que esse trabalho pudesse ser desenvolvido,

alguns diretamente, nas discusses sobre os vrios temas tratados, outros de forma

indireta, nas aulas acadmicas, palestras, no dia-a-dia da atividade profissional, nas

conversas com amigos e familiares. A todos que participam de minha vida, os meus

sinceros agradecimentos.

Resumo

MARINS, K. R. de C.C. Proposta Metodolgica para Planejamento Energtico no Desenvolvimento de reas Urbanas. O potencial da integrao de estratgias e solues em morfologia e mobilidade urbanas, edifcios, energia e meio ambiente: areo caso da operao urbana gua Branca, no municpio de So Paulo. 2010. 798 p. Tese (Doutorado). Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2010.

O objeto da presente tese o desenvolvimento de uma proposta metodolgica para planejamento energtico no desenvolvimento de reas urbanas, na escala de distritos, bairros e unidades de vizinhana. A metodologia proposta aplicvel a estudos de desenvolvimento de novas reas urbanas, distritos ou bairros e estudos para requalificao de reas urbanas j ocupadas, como ferramenta de suporte ao planejamento e ao processo decisrio.

Inicialmente, foi produzida uma base referencial dos principais condicionantes para o planejamento energtico urbano, segundo o escopo considerado nesse trabalho de pesquisa. Nessa etapa foram identificadas e analisadas as interdependncias entre esses fatores e sua participao no consumo energtico e nas emisses de poluentes.

A proposta metodolgica est estruturada em dois mdulos principais: Mdulo 1 - Gerenciamento da Demanda de Energia, envolvendo aspectos relacionados Morfologia Urbana, Mobilidade Urbana e Edificaes, tais como densidade populacional e construda, uso e ocupao do solo, geometria de quadras e cnion urbano, sistema de transporte urbano de passageiros, sistema virio, tecnologias veiculares e combustveis, solues passivas em conforto ambiental e substituio tecnolgica de equipamentos em edificaes; e Mdulo 2 - Gerenciamento da Oferta de Energia, incluindo sistemas de gerao e distribuio de energia eltrica e trmica para aquecimento e resfriamento em escala urbana, inclusive com aproveitamento de recursos energticos residuais e renovveis. Dos Mdulos 1 e 2 resultam os nveis de consumo de energia e as emisses totais de poluentes, incluindo Gases de Efeito Estufa e poluentes locais.

Na composio da proposta metodolgica participam variveis e parmetros relacionados aos condicionantes de planejamento energtico urbano, bem como procedimentos de clculo que integram e compatibilizam as configuraes urbanas quanto morfologia, mobilidade, edificaes, e gerao de energia. Os procedimentos foram sistematizados em um conjunto de planilhas eletrnicas e grficos comparativos, desenvolvidos para aferio da proposta metodolgica, suporte na visualizao de resultados e indicadores e posterior aplicao como ferramenta no planejamento de reas urbanas.

A proposta metodolgica foi aplicada no caso da Operao Urbana gua Branca, no Municpio de So Paulo, ficando demonstrado o potencial de integrao de estratgias e comprovando a tese em questo. Nas duzentas e dezessete diferentes situaes configuradas por meio da metodologia proposta, foi possvel identificar no apenas importantes potenciais quantitativos, mas tambm a contribuio relativa dos diversos condicionantes para o resultado global, em termos energticos, urbansticos e ambientais. Alm dos cenrios apresentados, a proposta metodolgica permite que diversos outros possam ser configurados para outras reas urbanas a serem desenvolvidas ou requalificadas, desde que as variveis e os parmetros sejam adequadamente adaptados a cada realidade.

Palavraschave: planejamento energtico, planos de desenvolvimento integrado, morfologia urbana, transporte urbano, arquitetura bioclimtica, energia, gerao de energia, eficincia energtica, meio ambiente urbano, poluio atmosfrica, sustentabilidade.

Abstract

MARINS, K. R. de C.C. Methodological Proposal for Energy Planning in the Development of Urban Areas. The potential of integrating strategies and solutions in urban morphology and mobility, buildings, energy and environment, on Agua Branca urban operation study-case, Sao Paulo. 2010. 798 p. Thesis (Doctorate). Faculty of Architecture and Urbanism, University of Sao Paulo, Sao Paulo, 2010.

The subject of this thesis is the development of a methodology for energy planning in the development of urban areas, in the scale of districts and neighborhoods. The proposed methodology has two main applications as a tool to support strategic planning and decision-making process: studies for the development of new urban areas, districts or neighborhoods, and studies for rehabilitation of urban areas already used.

Initially, a conceptual and technical approach was done about the main constraints for urban energy planning, according to the scope considered in this research. In this stage, the interrelationships among these factors and their impact in terms of energy consumption and pollutant emissions were identified and analyzed.

The proposed methodology is organized into two main modules: Module 1 - Energy Demand Management, involving aspects of urban morphology, urban mobility and buildings, such as population density and built area, land use, urban blocks and urban canyon geometry, urban transport, road system, vehicle and fuel technologies, passive solutions to environmental comfort and technological replacement of equipment in buildings; and Module 2 - Energy Supply Management, including district and local systems for generating and distributing electricity and steam for heating and cooling purpose, including the use of renewable and waste energy resources. Levels of energy consumption and the total emission of pollutants, including greenhouse gases and local pollutants, result from the Modules 1 and 2.

The proposed methodology involves variables and parameters related to the constraints of urban energy planning as well as calculation procedures that integrate and match the urban settings under consideration, as urban morphology, mobility, buildings, power generation and district systems. The procedures were systematized into a set of spreadsheets and charts developed to verify the proposed methodology, visualization support of results and indicators, and later application as a tool for planning of urban areas.

The proposed methodology was applied to the Agua Branca Urban Operation study-case, in the city of Sao Paulo, in which the potential of integrating strategies was demonstrated. In thirty-six different situations defined by using the proposed methodology, it was possible to identify not only important quantitative potentials but also the relative contribution of various constraints to the overall result in terms of energy, urban and environmental issues. In addition to the scenarios presented, the proposed methodology allows the configuration of several other options to different urban areas to be developed or rehabilitated, but variables and parameters need to be properly adapted to each situation.

Keywords: energy planning, integrated development plans, urban morphology, urban transport, bioclimatic architecture, energy, power generation, energy efficiency, urban environment, pollution, sustainability.

Lista de Tabelas

Tabela Pgina

Tabela 01: Empreendimentos de gerao de energia eltrica existentes no Brasil em 31.12.2006

57

Tabela 02: Produo de Energia Eltrica no Brasil 58

Tabela 03: Evoluo do potencial de cogerao a gs natural do Estado de So Paulo

61

Tabela 04: Expanso da distribuio de energia eltrica no Estado de So Paulo Consumo energtico por fonte no Brasil, setores selecionados no Brasil, 2006

62

Tabela 05: Consumo energtico por fonte no Brasil, setores selecionados no Brasil, 2006

69

Tabela 06: Consumo de energia eltrica - Classe Residencial 72

Tabela 07: Consumo desagregado por usos finais Mdia Brasil 72

Tabela 08: Consumo desagregado por usos finais em edifcios comerciais - Dados da cidade de So Paulo, 2005

74

Tabela 09: Consumo de energia no transporte urbano de passageiros no Brasil, em cidades com mais de 60.000 habitantes

75

Tabela 10: Distncia percorrida pelo transporte urbano de passageiros no Brasil 76

Tabela 11: Comparativo do consumo energtico entre os modos de transporte de passageiros- Veculos cheios

76

Tabela 12: Densidade residencial nas cidades e regies metropolitanas 102

Tabela 13: Comparativo entre os modos de transporte de passageiros Emisses de poluentes e custo

128

Tabela 14: Capacidade dos diferentes modos de transporte 130

Tabela 15: Capacidade mxima dos diferentes modos de transporte 131

Tabela 16: Lotao dos modos de transporte pblico coletivo 133

Tabela 17: Consumo de energia no transporte urbano de passageiros no Brasil 2006.

134

Tabela 18: Classificao viria no Municpio de So Paulo (PMSP, 2004a) 135

Tabela 19: Nvel de servios para as classes de vias urbanas 137

Tabela 20 Nveis de Servio, tempos de espera e volumes de trfego 138

Tabela 21: Espao virio usado pelas pessoas em nibus e em automveis 140

Tabela 22: Uso final de energia eltrica no setor residencial 143

Tabela 23: Consumo mdio de energia eltrica por m e consumo desagregado por usos finais, em edificaes comerciais e residenciais da Regio Metropolitana de So Paulo

144

Tabela 24: Nveis de desempenho energtico de lmpadas 156

Tabela 25: Estimativa para consumo energtico, densidade de potncia e perodo de operao de edifcios comerciais

158

Tabela 26: Contribuio relativa das fontes de poluio do ar na RMSP 188

Tabela 27: Fatores de emisso de poluentes para veculos leves Valores estabelecidos pelo Proconve para veculos novos e valores representativos da frota de 2008 da RMSP

191

Lista de Tabelas

Tabela Pgina

Tabela 28: Fatores de emisso de poluentes para veculos pesados Valores estabelecidos pelo Proconve para veculos novos e representativos da frota de 2008 da RMSP

191

Tabela 29: Emisses de Dixido de Carbono (CO2 equivalente) 192

Tabela 30: Fatores de emisso de poluentes em sistemas de gerao de energia 194

Tabela 31: Consumo desagregado por usos finais de energia - Edificaes 255

Tabela 32: Parmetros para caracterizao do trfego virio 262

Tabela 33: Parmetros para dimensionamento da seo viria 263

Tabela 34: Seo viria mnima 264

Tabela 35: Fatores de emisso dos sistemas de transporte urbano de passageiros 267

Tabela 36: Fatores para estimativa da capacidade instalada de gerao de energia

278

Tabela 37: Parmetros de fatores de emisso de poluentes 285

Tabela 38: Exemplo de planilha integrante da sistematizao da proposta metodolgica

433

Tabela 39: Exemplo de planilha integrante da sistematizao da proposta metodolgica

435

Tabela 40: Distribuio do uso do solo e densidade populao na rea da Operao Urbana gua Branca Valores atuais e Proposta do Plano Urbanstico.

447

Tabela 41: Definio da rea total considerada no estudo de caso 448

Tabela 42: Quantificao de reas verdes, institucionais e da rea total disponvel para ocupao residencial, comercial e pelo sistema virio

456

Tabela 43: Principais resultados e indicadores da aplicao da Proposta metodolgica no estudo de caso rea da Operao Urbana gua Branca

458

Lista de Quadros

Quadro Pgina

Quadro 01: Potencial de eficincia energtica no mundo Alguns exemplos 79

Quadro 02: rea ocupada ou edificada em relao rea total Exemplos de diversas cidades no mundo

108

Quadro 03: Participao dos modos principais de transporte urbano mdias de reas urbanas no mundo

123

Quadro 04: Classificao de Vias urbanas, segundo critrios projetuais e funcionais

137

Quadro 05: Exemplos de capacidades e aplicao de bombas de calor 169

Quadro 06: Principais poluentes locais e gases de efeito estufa relacionados gerao de energia e uso em transportes urbanos de passageiros.

185

Quadro 07: Principais poluentes atmosfricos em reas urbanas, fontes e impactos ambientais e na sade

186

Quadro 08: Definio da Densidade populacional por unidade residencial 224

Quadro 09: Definio da Densidade populacional em edifcios comerciais 225

Quadro 10: Definio do Coeficiente de Aproveitamento 226

Quadro 11: Definio da Taxa de Ocupao Edificada 227

Quadro 12: Definio da Taxa de Ocupao por reas Verdes 227

Quadro 13: Definio dos Coeficientes de Uso Misto 228

Quadro 14: Definio da rea das Unidades Residenciais e Comerciais 230

Quadro 15: Definio das Tipologias de Quadra quanto Densidade 231

Quadro 16: Opes em Tecido Urbano Distribuio preliminar 232

Quadro 17: Participao dos modos principais de transporte 238

Quadro 18: Distncia mdia percorrida por viagem por modo de transporte 239

Quadro 19: Capacidade veicular mdia dos sistemas de transporte 243

Quadro 20: Participao dos tipos de vias no sistema virio da rea em estudo 245

Quadro 21: Distribuio mdia do fluxo total de trfego da rea em estudo por tipologia viria

245

Quadro 22: Distribuio mdia do fluxo total de trfego da rea em estudo por tipologia viria

246

Quadro 23: Distncia mdia entre as paradas do sistema de mdia capacidade 247

Quadro 24: Participao das tecnologias veiculares no transporte individual 247

Quadro 25: Participao dos combustveis no transporte individual 248

Quadro 26: Parmetros gerais para balano trmico em edificaes Padro construtivo bsico de referncia para So Paulo

255

Quadro 27: Definio das Tipologias de Quadra quanto Forma 259

Quadro 28: Capacidade veicular mdia dos sistemas de transporte 260

Quadro 29: Parmetros de demanda mnima para determinao da capacidade de transporte

261

Quadro 30: Parmetros de demanda mxima para determinao da capacidade de transporte

261

Lista de Quadros

Quadro Pgina

Quadro 31: Consumo de combustvel em transportes urbanos 264

Quadro 32: Consumo de energia em transportes urbanos 265

Quadro 33: Nvel 01 de eficincia energtica em edificaes Aes gerais em escala urbana

270

Quadro 34: Nvel 02 de eficincia energtica em edificaes Aes gerais para conforto ambiental passivo

271

Quadro 35: Nvel 03 de eficincia energtica em edificaes Aes adicionais especficas em conforto ambiental passivo e substituio tecnolgica

274

Quadro 36: Fatores de perdas nos sistemas de distribuio de energia 284

Quadro 37: Variveis e Parmetros Caracterizao da Situao de Referncia 293

Quadro 38: Equaes Caracterizao da Situao de Referncia 296

Quadro 39: Indicadores Gerais Caracterizao da Situao de Referncia do estudo de caso

298

Quadro 40: Variveis e Parmetros Distribuio geral das reas de projeto 299

Quadro 41: Equaes Distribuio geral das reas de projeto 300

Quadro 42: Variveis e Parmetros Volumetria das edificaes e caractersticas dos lotes

301

Quadro 43: Equaes Volumetria das edificaes e caractersticas dos lotes 301

Quadro 44: Variveis e Parmetros Dimensionamento inicial das quadras 306

Quadro 45: Equaes Dimensionamento inicial das quadras 306

Quadro 46: Variveis e Parmetros Distribuio dos lotes por face de quadra 308

Quadro 47: Equaes Distribuio dos lotes por face de quadra 310

Quadro 48: Indicadores Distribuio dos lotes por face de quadra 313

Quadro 49: Variveis e Parmetros Dimensionamento final das quadras 313

Quadro 50: Equaes Dimensionamento final das quadras 314

Quadro 51: Variveis e Parmetros Seo viria preliminar 320

Quadro 52: Equaes Seo viria preliminar 321

Quadro 53 Variveis - Tecido urbano e Quantitativo preliminar de quadras e edificaes

324

Quadro 54: Equaes Tecido urbano e Quantitativo preliminar de quadras e edificaes

324

Quadro 55: Variveis Quantitativo preliminar de Populao 327

Quadro 56: Equaes Quantitativo preliminar de Populao 327

Quadro 57: Variveis e Parmetros Viagens motorizadas dirias e horrias 330

Quadro 58: Equaes Total de viagens motorizadas dirias e horrias 330

Quadro 59: Variveis e Parmetros Diviso dos modos de transporte 331

Quadro 60: Equaes Viagens dirias totais por transporte pblico 331

Quadro 61: Equaes Diviso dos modos de transporte 332

Quadro 62: Variveis e Parmetros Extenso viria total por tipo de via 333

Quadro 63: Equaes Extenso viria total por tipo de via 333

Lista de Quadros

Quadro Pgina

Quadro 64: Variveis e Parmetros Pr-dimensionamento da infra-estrutura viria

336

Quadro 65: Equaes Pr-dimensionamento da infra-estrutura viria 338

Quadro 66: Variveis e Parmetros Definio da seo viria final e reviso do nmero de quadras

345

Quadro 67: Equaes Definio da seo viria final e reviso do nmero de quadras

345

Quadro 68: Variveis reas urbanas e Nmero de edificaes 347

Quadro 69: Equaes reas urbanas e Nmero de edificaes 349

Quadro 70: Equaes Quantitativo final de Populao 355

Quadro 71: Variveis e Parmetros Verificao do sistema de transporte 357

Quadro 72: Equaes Verificao do sistema de transporte 357

Quadro 73: Indicadores Quantitativos finais 358

Quadro 74: Variveis e Parmetros Consumo energtico do sistema de transporte urbano

363

Quadro 75: Equaes Consumo energtico do sistema de transporte urbano 364

Quadro 76: Indicadores Consumo energtico do sistema de transporte urbano 365

Quadro 77: Variveis e Parmetros Caractersticas e eficincia energtica em edifcios

374

Quadro 78: Equaes Caractersticas e eficincia energtica em edifcios Balano trmico em edificaes

376

Quadro 79: Equaes Caractersticas e eficincia energtica em edifcios consumo desagregado por usos finais

378

Quadro 80: Equaes Caractersticas e eficincia energtica em edifcios Quantitativos preliminares para clculo dos nveis de eficincia energtica

378

Quadro 81: Equaes Caractersticas e eficincia energtica em edifcios Opes em eficincia energtica

379

Quadro 82: Equaes Caractersticas das edificaes e eficincia energtica em edifcios - Nveis de eficincia energtica

381

Quadro 83: Indicadores reas passivas das edificaes 382

Quadro 84: Variveis e Parmetros Consumo total de energia em edificaes 384

Quadro 85: Equaes Consumo total de energia em edificaes Consumo inicial de energia

386

Quadro 86: Equaes Consumo total de energia em edificaes Redues no consumo de energia

387

Quadro 87: Equaes Consumo total de energia em edificaes 388

Quadro 88: Indicadores Consumo de energia em edificaes 392

Quadro 89: Variveis e Parmetros Consumo total de energia em edificaes e transportes urbanos

393

Lista de Quadros

Quadro Pgina

Quadro 90: Equaes Consumo total de energia em edificaes e transportes urbanos

394

Quadro 91: Variveis e Parmetros Capacidade instalada de gerao de energia

402

Quadro 92: Equaes Capacidade instalada de gerao de energia expresso geral

405

Quadro 93: Equaes Capacidade instalada de gerao de energia - escala regional

406

Quadro 94: Equaes Capacidade instalada em gerao de energia- escala distrital

408

Quadro 95: Equaes Capacidade instalada de gerao de energia - escala predial

410

Quadro 96: Equaes rea para instalao de coletores solares 411

Quadro 97: Indicadores Gerao de energia para uso em edificaes 412

Quadro 98: Variveis Consumo efetivo de energia com aquecimento de gua, utilizando aquecimento solar

412

Quadro 99: Equaes Consumo efetivo de energia com aquecimento de gua, utilizando aquecimento solar

413

Quadro 100: Variveis Consumo efetivo de energia com uso de calor residual para aquecimento de gua e resfriamento ambiental

413

Quadro 101: Equaes Consumo efetivo de energia com uso de calor residual para aquecimento de gua e resfriamento ambiental

413

Quadro 102: Indicadores Consumo de energia em edificaes 414

Quadro 103: Variveis e Parmetros Emisso de Poluentes e Gases de Efeito Estufa

416

Quadro 104: Equaes Emisso de Poluentes e Gases de Efeito Estufa 417

Quadro 105: Indicadores Emisses de poluentes e Gases de Efeito Estufa 418

Quadro 106: Relao de planilhas inter-relacionadas da proposta metodolgica 431

Lista de Figuras

Figura Pgina

Figura 01: Esquema de metabolismo linear urbano. 39

Figura 02: Esquema de metabolismo circular urbano. 40

Figura 03: Sistema Interligado Nacional 56

Figura 04: Perfil esquemtico do efeito ilha de calor 91

Figura 05: Mapa da temperatura aparente da superfcie sobre modelo digital do

Municpio de So Paulo

91

Figura 06: Mapa trmico Isolinhas de temperatura aparente predominante da

superfcie por distrito

91

Figura 07: Indicao dos principais parmetros de cnion urbano para acesso da radiao solar aos edifcios

95

Figura 08: Quota residencial rea de residncia por habitante no Municpio de So Paulo

103

Figura 09: Esquema de bairro ou unidade de vizinhana baseada no uso misto do

solo

106

Figura 10: Exemplos de malha urbana 113

Figura 11: Mapas de acesso aos centros cidades, no perodo noturno. Mapas da esquerda indicam acesso atravs do automvel e os mapas da direita, acesso via transporte pblico

117

Figura 12: Estratgias selecionadas para eficincia energtica em edificaes, a

serem consideradas na fase de planejamento energtico urbano

146

Figura 13: Diferena de temperatura entre o ar externo e a mxima temperatura de

conforto no ambiente interno e a eficcia do sistema de ventilao natural

151

Figura 14: Potencial para resfriamento atravs de ventilao considerando

temperaturas internas e externas

152

Figura 15: Princpio de funcionamento de prateleiras de luz 154

Figura 16: Princpio de funcionamento de protees solares externas 154

Figura 17: Classificao scio-econmica por faixas de consumo de energia no

Brasil.

159

Figura 18: Esquema do funcionamento de uma bomba de calor 168

Figura 19: Sistemas de cogerao Sistema de contrapresso 172

Figura 20: Sistemas de cogerao Sistema de condensao a extrao 173

Figura 21: Exemplo de sistema a cogerao com turbinas a gs 173

Figura 22: Exemplo de sistemas de cogerao com ciclo combinado 175

Figura 23: Sistemas de cogerao Motor de combusto externa 175

Lista de Figuras

Figura Pgina

Figura 24: Princpio de funcionamento da clula a combustvel 178

Figura 25: Esquema do sistema de aquecimento distrital. 181

Figura 26: Esquema do sistema de fornecimento distrital no ponto de consumo. 181

Figura 27: Esquema do sistema de resfriamento distrital. 183

Figura 28: Representao do conceito de sistema energtico 202

Figura 29: Representao esquemtica do conceito de sistema energtico urbano 205

Figura 30: Representao esquemtica da abordagem tradicional dos componentes centrais da metodologia proposta

206

Figura 31: Estrutura geral da metodologia para planejamento energtico urbano 209

Figura 32: Fluxograma Geral da Proposta Metodolgica Parte 1 211

Figura 33: Fluxograma Geral do Proposta Metodolgica Parte 2 212

Figura 34: Exemplos de configurao de tipologias de quadra quanto forma e densidade.

304

Figura 35: Exemplo de Carta Solar com demarcao do ngulo complementar ao ngulo de obstruo

316

Figura 36: Exemplo de Quadra tipo 2 (Proporo 1,0 entre comprimento e largura), com 1 lote de alta densidade (A), 2 lotes de mdia densidade (M) e 12 lotes de baixa densidade (B)

437

Figura 37: Exemplo de Quadra tipo 3 (Proporo 2,0 entre comprimento e largura), com 2 lotes de alta densidade (A), 2 lotes de mdia densidade (M) e 8 lotes de baixa densidade (B)

437

Figura 38: Mapa do Municpio de So Paulo com destaque para a rea da Operao Urbana gua Branca

441

Figura 39: Permetro da Operao gua Branca 442

Figura 40 Uso do Solo rea de Operao gua Branca 442

Figura 41: Zoneamento rea de Operao gua Branca 443

Figura 42: Plano Urbanstico rea de Operao gua Branca 445

Figura 43: Plano Urbanstico Sistema virio 446

Figura 44: Plano Urbanstico rea de Operao gua Branca. 447

Figura 45: Definio da rea do estudo de caso 449

Figura 46: Esquema - Quadra Tipo 1 - Layout 1 453





Figura 51 Esquema - Quadra Tipo 2 - Layout 3 453




Lista de Grficos

Grfico Pgina

Grfico 01: Participao das fontes de energia na matriz energtica brasileira 50

Grfico 02: Participao das fontes de energia na matriz energtica mundial 50

Grfico 03: Evoluo da capacidade instalada de energia eltrica no Brasil de 1925 a 1950

52

Grfico 04: Evoluo da capacidade instalada de energia eltrica no Brasil de 1963 a 1991

53

Grfico 05: Capacidade instalada por fonte de energia Trajetria inferior de mercado - PDE 2007 2016

60

Grfico 06: Capacidade hidreltrica instalada Trajetria inferior de mercado - PDE 2007 2016

60

Grfico 07: Evoluo prevista para as reservas e a produo de petrleo nacionais de 2007 a 2016

63

Grfico 08: Evoluo prevista para as reservas e a produo de gs natural nacionais de 2007 a2016

64

Grfico 09: Projeo do consumo nacional de etanol, de 2007 a 2016 65

Grfico 10: Evoluo do consumo final energtico no Brasil, de 1970 a 2006 67

Grfico 11: Participao percentual do consumo energtico por fonte no Brasil em 2006

68

Grfico 12: Participao percentual do consumo energtico por fonte no mundo em 2006

68

Grfico 13: Evoluo da participao percentual do consumo energtico por setor no Brasil

68

Grfico 14: Evoluo do consumo total de eletricidade no Brasil 70

Grfico 15: Consumo de energia eltrica no Brasil por setor em 2006 70

Grfico 16: Previso de consumo de energia eltrica 2006-2017 nas trajetrias superior e inferior de mercado

71

Grfico 17: Consumo desagregado por usos finais no setor residencial Mdia Brasil

73

Grfico 18: Consumo desagregado por usos finais no setor residencial Mdia Regio Sudeste

73

Grfico 19: Previso de consumo energtico desagregado residencial - 2020 73

Grfico 20: Previso de consumo energtico desagregado comercial - 2020 73

Grfico 21: Consumo de combustveis no transporte rodovirio no Brasil, de 1996 a 2006

74

Grfico 22: Diviso dos modos de transporte de passageiros Mdia Brasil 77

Grfico 23: Evoluo da frota nacional 77

Grfico 24: Nmero de veculos - RMSP 77

Grfico 25: Consumo de combustveis - RMSP 77

Grfico 26: Capacidade instalada de energia eltrica em 2004, no cenrio tendencial e no cenrio eltrico sustentvel

83

Lista de Grficos

Grfico Pgina

Grfico 27: Perda de radiao solar incidente causada pelo cnion urbano 96

Grfico 28: Influncia do fator de absoro de materiais externos na temperatura superficial

99

Grfico 29: Percentual de rea verde sobre a rea urbana total Exemplos de cidades no mundo

111

Grfico 30: ndice de mobilidade por faixa de populao e modo de transporte 116

Grfico 31: Densidade urbana e consumo de energia em cidades do mundo - 1990 120

Grfico 32: Porcentagem de viagens em reas urbanas feitas a p e de bicicleta em cidades norte-americanas e europias em 1995

126

Grfico 33: Capacidade mxima dos diferentes modos de transporte Dados da Associao Nacional de Empresas de Transportes e Trnsito

131

Grfico 34: Consumo de energia por modo de transporte veculos cheios 133

Grfico 35: Velocidade de automveis e nibus em cidades selecionadas brasileiras em 1998

139

Grfico 36: Energia consumida durante a vida de uma edificao 142

Grfico 37: Emisso de poluentes por modo de transporte na RMSP em 2002 189

Grfico 38: Exemplo de grfico comparativo da densidade construda entre a Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

426

Grfico 39: Exemplo de grfico comparativo do consumo energtico em edifcios comerciais, entre a Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

426

Grfico 40: Exemplo de grfico de composio do consumo total de energia 427

Grfico 41: : Exemplo de grfico de composio da matriz de gerao de energia 427

Grfico 42: Exemplo de Grfico - Morfologia e mobilidade urbanas 428

Grfico 43: Exemplo de Grfico - Consumo e gerao de Energia 428

Grfico 44: Exemplo de Grfico - Poluentes e Gases de Efeito Estufa 428

Grfico 45: Exemplo de carta solar para definio do ngulo de obstruo em cnion urbano

438

Grfico 46: Exemplo de carta solar para definio do perodo de proteo contra a radiao solar

438

Grfico 47: Densidade populacional Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

481

Grfico 48: Distribuio de reas urbanas Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

481

Grfico 49: Densidade construda Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

481

Grfico 50: Participao dos modos de transporte Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

481

Grfico 51: Consumo energtico Ed. Comerciais Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

482

Lista de Grficos

Grfico Pgina

Grfico 52: Consumo energtico Ed. Residenciais Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

482

Grfico 53: Consumo energtico Edificaes por Populao Fixa Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

482

Grfico 54: Consumo energtico total em Edificaes Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

482

Grfico 55: Consumo energtico em Transportes Urbanos por passageiro transportado Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

483

Grfico 56: Consumo energtico total em Transportes Urbanos Situao de Referncia e Opes de Tecido Urbano

483

Grfico 57: Participao no consumo final de energia 483

Grfico 58: Sistema regional Matriz de fornecimento de energia 483

Grfico 59: Sistema distrital Matriz de fornecimento de energia 483

Grfico 60: Sistema predial Matriz de fornecimento de energia 483

Grfico 61: Capacidade instalada Sistemas regional, distrital e predial Cenrios 1 e 2

484

Grfico 62: Capacidade instalada Sistemas regional, distrital e predial Cenrio 3 484

Grfico 63: Emisses totais de dixido de enxofre Cenrio 1 484



Grfico 66: Emisses totais de xidos de nitrognio Cenrio 1 485



Grfico 69: Emisses totais de compostos orgnicos volteis Cenrio 1 486



Grfico 72 Emisses totais de monxido de carbono Cenrio 1 486

Grfico 73: Emisses totais de monxido de carbono Cenrio 2 487


Grfico 75: Emisses totais de material particulado Cenrio 1 487



Grfico 78: Emisses totais de gases de efeito estufa Cenrio 1 488



Grfico 81: Morfologia e mobilidade urbanas Opo A 489

Grfico 82: Morfologia e mobilidade urbanas Opo C 489

Grfico 83: Morfologia e mobilidade urbanas Opo B 489

Lista de Grficos

Grfico Pgina

Grfico 84: Morfologia e mobilidade urbanas Opo D 489

Grfico 85: Energia - Opo A - Sistema Regional - Cenrio 1 490

Grfico 86: Energia - Opo A - Sistema Distrital- Cenrio 1 490

Grfico 87: Energia - Opo A - Sistema Predial - Cenrio 1 490

Grfico 88: Energia - Opo B - Sistema Regional - Cenrio 1 490

Grfico 89: Energia - Opo B - Sistema Distrital - Cenrio 1 490

Grfico 90: Energia - Opo B - Sistema Predial - Cenrio 1 490

Grfico 91: Energia - Opo C - Sistema Regional - Cenrio 1 491

Grfico 92: Energia - Opo C - Sistema Distrital - Cenrio 1 491

Grfico 93: Energia - Opo C - Sistema Predial - Cenrio 1 491

Grfico 94: Energia - Opo D - Sistema Regional - Cenrio 1 491

Grfico 95: Energia - Opo D- Sistema Distrital - Cenrio 1 491

Grfico 96: Energia - Opo D - Sistema Predial - Cenrio 1 491


Grfico 98: Energia - Opo A - Sistema Distrital - Cenrio 2 492









Grfico 107: Energia - Opo D - Sistema Distrital - Cenrio 2 493



Grfico 110: Energia - Opo A - Sistema Distrital - Cenrio 3 494









Grfico 119: Energia - Opo D - Sistema Distrital - Cenrio 3 495

Lista de Grficos

Grfico Pgina


Grfico 121: Poluentes - Opo A - Sistema Regional - Cenrio 1 496

Grfico 122: Poluentes - Opo A - Sistema Distrital - Cenrio 1 496

Grfico 123: Poluentes - Opo A - Sistema Predial - Cenrio 1 496

Grfico 124: Poluentes - Opo B - Sistema Regional - Cenrio 1 496

Grfico 125: Poluentes - Opo B Sistema Distrital - Cenrio 1 496

Grfico 126: Poluentes - Opo B - Sistema Predial - Cenrio 1 496

Grfico 127: Poluentes - Opo C - Sistema Regional - Cenrio 1 497

Grfico 128: Poluentes - Opo C - Sistema Distrital - Cenrio 1 497

Grfico 129: Poluentes - Opo C - Sistema Predial - Cenrio 1 497

Grfico 130: Poluentes - Opo D - Sistema Regional - Cenrio 1 497

Grfico 131: Poluentes - Opo D - Sistema Distrital - Cenrio 1 497

Grfico 132: Poluentes - Opo D - Sistema Predial - Cenrio 1 497

Grfico 133: Poluentes - Opo A - Sistema Regional - Cenrio 2 498




Grfico 137: Poluentes - Opo B - Sistema Distrital - Cenrio 2 498


Grfico 139: Poluentes - Opo C - Sistema Regional - Cenrio 2 499






Grfico 145: Poluentes - Opo A- Sistema Regional - Cenrio 3 500




Grfico 149: Poluentes - Opo B - Sistema Distrital - Cenrio 3 500


Grfico 151: Poluentes - Opo C- Sistema Regional - Cenrio 3 501





Lista de Grficos

Grfico Pgina


Grfico 157: ndice geral de eficincia energtica Reduo no consumo de energia 526

Grfico 158: ndice geral de reduo de emisses de poluentes Dixido de enxofre 526

Grfico 159: ndice geral de reduo de emisses de poluentes xidos de nitrognio

527

Grfico 160: ndice geral de reduo de emisses de poluentes Compostos orgnicos volteis

527

Grfico 161: ndice geral de reduo de emisses de poluentes Monxido de carbono

527

Grfico 162: ndice geral de reduo de emisses de poluentes Material particulado 528

Grfico 163: ndice geral de reduo de emisses de poluentes Gases de efeito estufa

528

Lista de Siglas

A, B, C, D TECIDOS URBANOS OPO A, B, C E D (PROPOSTA METODOLGICA)

ABNT ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS

ACH AIR CHANGES PER HOUR (TROCAS DE AR POR HORA)

ANEEL AGNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELTRICA

ANTP ASSOCIAO NACIONAL DE TRANSPORTE PBLICO

AU REA TIL

BEN BALANO ENERGTICO NACIONAL

BEST BIOETHANOL FOR SUSTAINABLE TRANSPORT

BNDES BANCO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO ECONMICO E SOCIAL

BRT BUS RAPID TRANSIT (CORREDOR DE NIBUS DE ALTO DESEMPENHO)

CA COEFICIENTE DE APROVEITAMENTO

CADDET CENTRE FOR THE ANALYSIS AND DISSEMINATION OF DEMONSTRATED ENERGY TECHNOLOGIES

CEPAC CERTIFICADOS DE POTENCIAL ADICIONAL DE CONSTRUO

CESP COMPANHIA ENERGTICA DE SO PAULO

CET COMPANHIA DE ENGENHARIA DE TRFEGO

CETESB COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL

CH4 GS METANO

CHP COMBINED HEAT AND POWER (CICLO DE CALOR COMBINADO E COGERAO)

CO MONXIDO DE CARBONO

CO2 DIXIDO DE CARBONO

COGEN ASSOCIAO DA INDSTRIA DE COGERAO DE ENERGIA

CONAMA CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE

CONPET PROGRAMA NACIONAL DE RACIONALIZAO DO USO DOS DERIVADOS DO PETRLEO E DO GS NATURAL

COP COEFICIENTE DE PERFORMANCE

COV COMPOSTOS ORGNICOS VOLTEIS

CPTM COMPANHIA PAULISTA DE TRENS METROPOLITANOS

CUV COEFICIENTE DE UTILIZAO VEICULAR

DNAEE DEPARTAMENTO NACIONAL DE GUAS E ENERGIA ELTRICA

ELETROBRAS CENTRAIS ELTRICAS BRASILEIRAS S.A.

EMAE EMPRESA METROPOLITANA DE GUAS E ENERGIA SA

EMTU/SP EMPRESA METROPOLITANA DE TRANSPORTES URBANOS DE SO PAULO

EMURB EMPRESA MUNICIPAL DE URBANIZAO

http://www.emae.com.br/empresa/historico.asp

Lista de Siglas

EPE EMPRESA DE PESQUISA ENERGTICA

FC FATOR DE CARGA

FLN FATOR DE LUZ NATURAL

GASENE GASODUTO SUDESTE-NORDESTE

GEE GASES DE EFEITO ESTUFA

GEPEA-USP GRUPO DE ENERGIA DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ENERGIA E AUTOMAO ELTRICAS DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

GLP GS LIQUELEITO DE PETRLEO

GN GS NATURAL

GW GIGAWATT

GWP GLOBAL WARMING POTENTIAL

HC HIDROCARBONETOS

IBAMA INSTITUTO BRASILEIRO DO MEIO AMBIENTE E DOS RECURSOS NATURAIS RENOVVEIS

IBGE INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATSTICA

IEA INTERNATIONAL ENERGY AGENCY

INMET INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA

INMETRO INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAO E QUALIDADE INDUSTRIAL

IPCC INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE

ITDP INSTITUTE FOR TRANSPORTATION AND DEVELOPMENT POLICY

JICA AGNCIA INTERNACIONAL DE COOPERAO DO JAPO

KM QUILMETRO

KTH KUNGLIGA TEKNISKA HGSKOLAN INSTITUTO REAL DE TECNOLOGIA

KV QUILOVOLT

KW QUILOWATT

KWH QUILOWATT-HORA

LOS LEVEL OF SERVICE

MAE MERCADO ATACADISTA DE ENERGIA

MJ MEGAJOULE

MME MINISTRIO DE MINAS E ENERGIA

MP MATERIAL PARTICULADO

MVA MEGA VOLT-AMPRE

MW MEGAWATT

N2O XIDO NITROSO

http://www.itdp.org/

Lista de Siglas

NBR NORMA BRASILEIRA

NERI NATIONAL ENVIRONMENTAL RESEARCH INSTITUTE

NOx XIDOS DE NITROGNIO

NTU ASSOCIAO NACIONAL DE EMPRESAS DE TRANSPORTES E TRNSITO

O/D PESQUISA ORIGEM-DESTINO

OMS ORGANIZAO MUNDIAL DA SADE

PCH PEQUENA CENTRAL HIDRELTRICA

PD P-DIREITO

PDE PLANO DECENAL DE ENERGIA

PEE PROGRAMA DE EFICINCIA ENERGTICA DAS DISTRIBUIDORAS

PEFC POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL

PITU PLANO INTEGRADO DE TRANSPORTES URBANOS

PME PRODUO MDIA MENSAL DE ENERGIA

PMSP PREFEITURA DO MUNICPIO DE SO PAULO

PNE PLANO NACIONAL DE ENERGIA

PROCEL PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAO DE ENERGIA ELTRICA

PROCONVE PROGRAMA DE CONTROLE DE POLUIO DO AR POR VECULOS AUTOMOTORES

RMSP REGIO METROPOLITANA DE SO PAULO

SEADE FUNDAO SISTEMA ESTADUAL DE ANLISE DE DADOS

SEMPLA SECRETARIA DE PLANEJAMENTO DO MUNICPIO DE SO PAULO

SIN SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL

SO2 DIXIDO DE ENXOFRE

SVMA SECRETARIA DO VERDE E DO MEIO AMBIENTE DO MUNICPIO DE SO PAULO

TEP TONELADAS EQUIVALENTES DE PETRLEO

TWH TERAWATT-HORA

TO TAXA DE OCUPAO

UNCRD UNITED NATIONS CENTER FOR REGIONAL DEVELOPMENT

UNICAMP UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

VLT VECULO LEVE SOBRE TRILHO

WWF WORLD WILD FOUNDATION

Sumrio

PARTE 1: INTRODUO E BASE TERICA REFERENCIAL ........................................................... 35 1. INTRODUO .................................................................................................................................. 37

1.1. Escopo ...................................................................................................................................... 44 1.2. Objetivo .......................................................................................................................................... 46 1.3. Hiptese ......................................................................................................................................... 46 1.4. Produtos da tese de doutorado .................................................................................................. 46 1.5. Aplicaes ...................................................................................................................................... 47 1.6. Etapas de desenvolvimento da tese ........................................................................................... 48

2. CONTEXTUALIZAO DA GERAO E DO CONSUMO DE ENERGIA NO BRASIL ....................................... 50 2.1. Oferta de Energia no Brasil ......................................................................................................... 50 2.2. Consumo de Energia no Brasil .................................................................................................... 66 2.3. Eficincia Energtica no Brasil .................................................................................................... 79

3. CONDICIONANTES DA DEMANDA DE ENERGIA EM REAS URBANAS .................................................... 87 3.1. Morfologia urbana ....................................................................................................................... 87 3.2. Mobilidade urbana ..................................................................................................................... 114 3.3. Edificaes ................................................................................................................................... 142

4. CONDICIONANTES DA OFERTA DE ENERGIA EM REAS URBANAS ..................................................... 162 4.1. Sistemas de gerao de energia para aquecimento e resfriamento ................................... 166 4.2. Sistemas combinados para gerao eltrica, aquecimento e resfriamento ...................... 171 4.3. Redes distritais de distribuio de calor e frio ........................................................................ 180

5. EMISSES DE POLUENTES E GASES DE EFEITO ESTUFA EM REAS URBANAS ................................... 185 6. CONSIDERAES SOBRE OS CONDICIONANTES PARA PLANEJAMENTO ENERGTICO URBANO .............. 196 PARTE 2: DESENVOLVIMENTO E APLICAO DA PROPOSTA METODOLGICA PARA

PLANEJAMENTO ENERGTICO NO DESENVOLVIMENTO DE REAS URBANAS ................ 199 7. DESENVOLVIMENTO DE PROPOSTA METODOLGICA PARA PLANEJAMENTO ENERGTICO NO

DESENVOLVIMENTO DE REAS URBANAS ....................................................................................... 201 7.1 Antecedentes ............................................................................................................................... 201 7.2 Principais caractersticas e estrutura geral ...................................................................... 202 7.3 Fluxograma geral da proposta metodolgica .................................................................. 210 7.4 Variveis e parmetros da proposta metodolgica ......................................................... 218 7.5 Procedimentos para aplicao da proposta metodolgica ............................................. 290

8 APLICAO DA PROPOSTA METODOLGICA NA REA DA OPERAO URBANA GUA BRANCA, NO MUNICPIO DE SO PAULO ............................................................................................................. 439

8.1 Caracterizao da rea da Operao Urbana gua Branca e definio da Situao de Referncia ................................................................................................................................... 440

8.2 Situaes resultantes da aplicao da proposta metodolgica ........................................... 452

PARTE 3: ANLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSES ................................................... 519 9. ANLISE DOS RESULTADOS E COMPROVAO DA TESE ................................................................... 521

9.1. Concluses sobre os resultados da aplicao da proposta metodolgica no estudo de caso .................................................................................................................................. 521

9.2. Comprovao da tese ....................................................................................................... 533

10. CONSIDERAES FINAIS ............................................................................................................... 534 10.1. Recomendaes para a continuidade da pesquisa ..................................................................... 534 10.2. Consideraes finais .................................................................................................................... 535

REFERNCIAS ................................................................................................................................... 537 APNDICE A PLANILHAS DE CLCULO.................... .......................................................................... 549

35

Parte 1:

Introduo e Base Terica Referencial

Tese de Doutorado 37 Parte 1: Introduo e base terica referencial

1. Introduo

Cada vez mais as populaes estaro concentradas nas reas urbanas. No Brasil, a

populao urbana representa, na mdia, 81% (IBGE, 2001) da populao total. Esse valor

se eleva para 92% no caso da regio Sudeste (IBGE, 2001) e para 93,7% no estado de So

Paulo (SEADE, 2006). Trata-se de uma tendncia progressiva verificada mundialmente;

atualmente, 50% da populao mundial total j vivem em aglomeraes urbanas. A

magnitude dessa participao tambm assombra: cerca de 3,3 bilhes de pessoas esto em

reas urbanas, o equivalente populao mundial total, em 1960. E a tendncia que, at

2050, essa participao se eleve para 75% (BURDETT; SUDJIC, 2007).

Da concentrao populacional decorre a concentrao do consumo, inclusive o de energia.

No Brasil, so consumidos cerca de 11,45 milhes de TEP Toneladas Equivalentes de

Petrleo - em transportes urbanos de passageiros e 14,76 milhes de TEP, em edificaes

residenciais, pblicas e comerciais, sob a forma de energia eltrica (MME, 2007a). Nesse

ltimo caso, se 81% desse total forem associados populao urbana (aplicando-se a

proporo entre populao urbana e total), cerca de 23,40 milhes de TEP so consumidos

em reas urbanas, representando 11,5% do consumo total de energia do pas. No caso da

eletricidade, se considerado um consumo mdio uniforme e as taxas de eletrificao

domiciliar rural, a participao das reas urbanas no consumo total de pelo menos 35% do

total do pas (ANEEL, 2005). Em termos mundiais, as edificaes so responsveis por 50%

do consumo energtico e 25% consumido por veculos e outras formas de transporte

(BURDETT; SUDJIC, 2007).

Conforme contextualizado, so principalmente nas cidades que as pessoas residem,

trabalham, circulam e consomem bens materiais e servios, e onde ocorrem as maiores

interaes entre o meio ambiente natural e o meio ambiente construdo. A dinmica e os

padres de ocupao urbana condicionam, por sua vez, a qualidade de vida, ambiental e da

38 Tese de Doutorado Parte 1: Introduo e base terica referencial

sade humana. As aglomeraes urbanas podem ser consideradas, portanto, organismos

complexos, que demandam progressivamente cada vez mais insumos e cujos rejeitos ou

subprodutos necessitam ser gerenciados.

O Projeto Urban Age (BURDETT; SUDJIC, 2007) destaca cinco caractersticas principais do

processo de urbanizao corrente: a escala e a velocidade de crescimento populacional, a

diversidade, a migrao e a imigrao populacional, a complexidade (entre demandas locais

e globais) e os nveis de conectividade entre pessoas, organizaes e locais sem

precedentes. Por outro lado, fenmenos em escala global, tais como o Efeito Estufa e a

crise ambiental, tambm se relacionam ao processo de urbanizao, o qual tem contribudo,

sem dvida, para o aumento da presso humana sobre o meio ambiente.

Portanto, alm do desafio local em se promover o desenvolvimento das reas urbanas em

coerncia com aspectos culturais, sociais e econmicos, nas cidades que podero ser

melhor implementadas aes estratgicas de eficincia e de reduo de impactos

ambientais. Segundo Burdett e Sudjic (2007), tratam-se de iniciativas indispensveis para a

prosperidade global.

Em uma viso sistmica da dinmica urbana, o arquiteto Richard Rogers, autor do livro

Cidades para um Pequeno Planeta (ROGERS, 2001) foca no conceito de metabolismo

urbano e de como as cidades poderiam ser tratadas como sistemas ecolgicos quando do

seu planejamento e do uso de recursos. Segundo o autor, os recursos consumidos por uma

cidade podem ser medidos em termos de seus rastros ecolgicos, - uma rea espalhada

por todo o mundo e muito maior do que suas fronteiras fsicas, da qual a cidade depende.

Estes rastros esto nas reas que proporcionam os recursos da cidade e fornecem locais

para o destino final do lixo e da poluio. As pegadas ecolgicas das cidades existentes j

cobrem virtualmente todo o globo (ROGERS, 2001). Tradicionalmente, a maioria das

cidades tem se constitudo como sistemas abertos, ou seja, a elas chegam um conjunto de

insumos, tais como gua, energia, materiais e pessoas, os quais so utilizados para as


atividades econmicas e sociais para produo e consumo de bens e servios, os quais por

sua vez resultam em subprodutos, que, em ltima instncia, so reenviados para fora do

meio ambiente urbano. A Figura 01 um esquema extrado de Rogers (2001), que

representa esse fluxo.

Esse processo, no entanto, tem-se mostrado insustentvel com o avano da urbanizao,

ocasionando problemas ambientais e de sade, reduo da produtividade e, muito em

breve, podendo ocasionar a indisponibilidade de recursos, principalmente de gua e

energia. Corpos dgua, ar e solo so poludos comprometendo a qualidade de recursos

naturais e de sade. As ms condies de circulao urbana ocasionam estresse e perda

de tempo em trnsito e congestionamentos. O uso indiscriminado da energia passa a

requerer, cada vez mais, a instalao de novas usinas e assim mais recursos so

consumidos na gerao energtica, ocasionando novos impactos. O sistema urbano

apresenta-se, portanto, desbalanceado e pouco eficiente. As decises quanto ao

planejamento da rea urbana como um todo afetam seu desempenho energtico e

ambiental, a qual requer cada vez mais recursos para seu funcionamento.

Figura 01: Esquema de metabolismo linear urbano. Elaborado pela autora com base em Rogers (2001)

Alimentos Carvo Petrleo Energia Nuclear Mercadorias Eletricidade

REA

URBANA

Lixo orgnico Emisses de CO2 NO2,SO2 Resduos inorgnicos


Figura 02: Esquema de metabolismo circular urbano. Elaborado pela autora, baseado em Rogers (2001)

Segundo Herbert Girardet1

1Girardet, H. The Gaia Atlas of Cities. Gaia Books, 1992.

(1992 apud ROGERS, 2001, p.30), estudioso em ecologia

urbana, a soluo estaria em buscar um metabolismo circular nas cidades, onde o

consumo reduzido pela implementao de eficincias e onde a reutilizao de recursos

maximizada... Uma vez que grande parte da produo e do consumo ocorre nas cidades, os

atuais processos lineares de produo, causadores de poluio, devem ser substitudos por

aqueles que objetivem um sistema circular de uso e de reutilizao... Para atingir esse ponto

devemos planejar cada cidade para administrar o uso dos recursos e para isso precisamos

desenvolver uma nova forma de planejamento urbano holstico e abrangente. (ROGERS,

2001). A Figura 02 traz um esquema ilustrativo desse raciocnio, segundo o qual os insumos

primrios so minimizados e baseados em fonte renovvel sempre que possvel e se busca

mximo aproveitamento de materiais e energia, por meio de procedimentos de

transformao, cadeias logsticas e de suprimentos que privilegiem a coleta e

Alimentos Energia renovvel Mercadorias

REA

URBANA

Lixo orgnico

Material reciclado

Lixo inorgnico

Material reciclado

Poluio e

lixo reduzidos


reaproveitamento/ reciclagem dentro dos processos urbanos, sendo os subprodutos, dessa

forma, tambm minimizados.

No entanto, o planejamento integrado no constitui um processo simples, envolvendo

interesses de diversas instituies pblicas e privadas, bem como grupos sociais de

influncia. De acordo com o Expert Group on the Urban Environment2

De acordo com o exposto, h indicao da existncia de grandes desafios e potencialidades

para o desenvolvimento de formas diferenciadas de planejar as cidades, e nelas fornecer e

consumir energia, avaliando impactos ambientais e densidades resultantes, para os quais

estudos, anlises e proposies segundo a abordagem do planejamento energtico urbano

baseado na integrao de estratgias, muito poderiam contribuir. E ferramentas de apoio

metodolgico so fundamentais tanto para orientar a abordagem quanto para sistematizar e

acelerar o planejamento e o tomada de deciso, desde a fase de macroplanejamento de

projetos.

(1996 apud

SANTAMOURIS et al., 2001, p. 3), diferentes elementos (edifcios, terrenos, reas verdes,

vias, entre outros) necessitam ser combinados com fluxos, sob algumas condies pr-

estabelecidas. Interesses polticos e econmicos tambm fazem parte do processo.

Segundo Santamouris et al. (2001, traduo nossa), o meio ambiente construdo no

apenas um conjunto de edificaes; o resultado fsico de diversos processos econmicos,

sociais e ambientais, fortemente inter-relacionados com os padres e necessidades da

sociedade.

No ignorando a complexidade citada, a presente tese de doutoramento considera o

planejamento de uma dada rea urbana como oportunidade para promover melhores nveis

de integrao das funes, fluxos e infraestrutura da cidade, envolvendo o meio ambiente

natural e o construdo, com uso eficiente de recursos necessrios promoo da qualidade

de vida e conservao do meio ambiente. Com relao s funes urbanas, as reas

2 EXPERT GROUP ON THE URBAN ENVIRONMENT. European Sustainable Cities. Luxemburg: Comission of the European Communities, 1996.


residenciais, comerciais, de prestao de servios, trabalho e lazer devem interagir visando

promover facilidades de acesso aos cidados. Fluxos e recursos, incluindo energia, gua e

resduos, devem ser otimizados, reduzidos e reutilizados, se possvel em uma cadeia

unificada. A infraestrutura urbana, por sua vez, deve ser preparada para suportar o

fechamento de ciclos ecolgicos, reduzindo a necessidade de aquisio de mais recursos e

a gerao de resduos, tornando a rea mais autosuficiente. Elementos naturais, tais como

corpos dgua em geral, solo, vegetao e biodiversidade necessitam serem entendidos

como parte do meio ambiente urbano e como potenciais agentes na melhoria da qualidade

ambiental. A adoo desses conceitos no planejamento das reas urbanas tende a trazer

resultados favorveis em termos de eficincia energtica e reduo de impactos ambientais

e sociais correlacionados.

O planejamento energtico urbano pode ser inserido em aes integradas e

multidimensionais do planejamento local, notadamente da estrutura urbana, de sistemas de

transporte e do projeto de edificaes. Essas dimenses, assim como a forma como a

energia disponibilizada e utilizada, so interdependentes. Por exemplo, a estrutura urbana

de uma rea impacta na rede de transportes urbanos e na disponibilidade de energia solar

para os edifcios e, conseqentemente, na forma como os mesmos utilizam a energia. Por

outro lado, o zoneamento e a densidade urbana de uma regio tambm influem no

dimensionamento dos sistemas de transporte e na sua operao, bem como nas condies

de luz e ventos para os edifcios, gerando efeitos no consumo da energia.

A abordagem integrada ainda no corrente, uma vez que o planejamento energtico

tradicional ainda pouco considera os potenciais do Gerenciamento da Demanda de Energia,

ou seja, aes para eficincia prximo do ponto de consumo, e menos ainda as possveis

medidas para aproximao dos diversos setores responsveis pelo gerenciamento e

desenvolvimento urbano, bem como possibilidades em gerao distribuda. Histrica e

mundialmente falando, tem-se focado prioritariamente em iniciativas para expanso da

oferta de energia. No caso do Brasil, a capacidade instalada de gerao de energia est


relacionada quase que exclusivamente a unidades geradoras de grande porte situadas em

locais com disponibilidade de aproveitamento hidreltrico, distantes dos principais

aglomerados urbanos, os grandes centros consumidores.

Entretanto, a implementao de algumas iniciativas, ainda que isoladas, tem demonstrado o

interesse e esforos no sentido de ampliar a gama de possibilidades e o nvel de integrao

em planejamento energtico. Nos Estados Unidos e na Europa, por exemplo, foram

implementados os chamados Building Standards, ou Padres de Desempenho em

Edificaes, que condicionam a aprovao legal dos edifcios para uso comprovao de

determinados nveis de desempenho, sobretudo quanto ao consumo de energia. Tambm

tm crescido amplamente investimentos em outros pases em projetos e instalaes para

aproveitamento de energias renovveis, principalmente solar e elica, prximas aos pontos

de consumo. Alm disso, alguns locais utilizam o calor residual industrial, resultante de

usinas termeltricas ou de processos industriais, de forma bastante abrangente, sendo

distribudo em redes distritais de aquecimento ou resfriamento ambientais em edificaes

conhecidos como district heating e district cooling - podendo ser encontrados, por exemplo,

nos Estados Unidos, Canad, Frana, Japo e Sucia. Recentemente no Brasil, no que

tange eficientizao do uso da energia, iniciativas relativas Regulamentao da

Etiquetagem de Edificaes Comerciais foram recentemente implementadas e a Agncia

Nacional de Energia Eltrica - ANEEL manifestou em 2009 a inteno de realizao de

leiles de eficincia energtica. Com relao Oferta de Energia, alguns estudos e projetos

tm apontado a Energia Descentralizada ou a Gerao Distribuda como uma das

estratgias para reduzir perdas na distribuio de energia, aproximando a gerao dos

pontos de consumo, e possivelmente gerando, inclusive, reduo dos custos de energia

para o consumidor final, de acordo com WWF (2006) e GREENPEACE (2007). Sistemas

trmicos baseados em cogerao e aquecimento solar por meio de coletores seriam

tecnologias possveis de serem implementadas, por exemplo, em sistemas de gerao

distribuda nos centros urbanos.


Por fim, tais inovaes, assim como o metabolismo circular urbano, prescindem de

modificaes institucionais, econmicas e sociais no Brasil, a fim de viabilizar a formao de

um novo mercado e sistema de regulao, no que tange a abordagem integrada de

condicionantes e estratgias para planejamento energtico urbano. Um importante passo

para embasar essas mudanas estabelecer e implementar procedimentos metodolgicos

e ferramentas que facilitem e suportem processos de planejamento e tomada de deciso.

nessa linha que se entende que o presente trabalho venha a melhor contribuir.

1.1. Escopo

O objeto da presente tese o desenvolvimento de uma proposta metodolgica para

planejamento energtico no desenvolvimento de reas urbanas, na escala de distritos,

bairros e unidades de vizinhana, baseada na integrao de estratgias e solues em

morfologia e mobilidade urbanas, edificaes, meio ambiente e gerao de energia.

No escopo desse trabalho, o planejamento energtico urbano envolve os seguintes temas

centrais e seus significados:

Consumo energtico dos setores residencial, comercial e de transportes, abrangendo

eletricidade, energia para aquecimento de gua e resfriamento ambiental e energia de

trao veicular;

Densidade populacional, incluindo a densidade relativa populao residente

(habitantes) e a densidade de empregos em uma dada rea urbana;

Morfologia urbana: na presente tese, refere-se aos condicionantes de estruturao

fsica, uso e ocupao da rea urbana considerada, sendo caracterizada pela taxa de

ocupao, coeficiente de aproveitamento e coeficiente de uso misto (residencial e

comercial); participao das reas verdes pblicas e privadas e das reas livres;

distribuio, forma e orientao de quadras; volumetria das edificaes; cnion

urbano;


Mobilidade urbana: nesse trabalho, refere-se aos condicionantes do sistema de

circulao e transporte em uma dada rea urbana, abrangendo o sistema de

transportes urbanos de passageiros - sistema de transporte pblico coletivo de baixa e

mdia capacidades, sistemas no-motorizados (a p e ciclovirio) e transporte

individual por automveis - bem como infra-estrutura viria;

Edificaes comerciais e residenciais: maximizao da iluminao e ventilao

naturais, controle dos ganhos trmicos por radiao solar, sombreamento de

aberturas, uso de equipamentos de iluminao artificial e de equipamentos eltricos

mais eficientes;

Sistemas de oferta de energia: sistema regional corrente (SIN Sistema Interligado

Nacional), sistemas de gerao de energia eltrica em escala distrital e predial

envolvendo tecnologias trmicas a gs natural, biocombustveis e resduos urbanos,

alm de sistemas renovveis de aquecimento e resfriamento ambientais, individuais ou

conectados a redes distritais de distribuio;

Emisses de poluentes: emisses resultantes dos sistemas de gerao de energia e

dos sistemas de transporte urbano, abrangendo Gases de Efeito Estufa GEE e

poluentes locais - Monxido de Carbono (CO), xidos de Nitrognio (NOx), Dixido de

Enxofre (SO2), Material Particulado (MP) e Compostos Orgnicos Volteis (COV).

Para que a tese pudesse ser desenvolvida foi definido o seguinte recorte metodolgico:

Recorte temtico: o trabalho aborda tpicos centrais relativos a planejamento urbano,

planejamento de transportes urbanos de passageiros, eficincia energtica em

edificaes, gerao de energia em escala urbana e emisses de poluentes, para uma

rea urbana selecionada, em escala de distrito, conforme mencionado anteriormente.

No esto includas abordagens acerca de mercado imobilirio, especificidades

sociais, tais como renda, excluso social, demandas por habitao e emprego,

transporte de carga, bem como consideraes e anlises relativas a custos de

implantao, operacionalizao e desativao. Tambm no est prevista a


compatibilizao fsica e funcional do distrito selecionado com tecido urbano maior do

qual parte. As consideraes mencionadas devem, portanto, serem tratadas

segundo metodologia prpria adicional e complementar abordagem proposta nesse

trabalho;

Recorte geogrfico: a proposta metodolgica, tal como apresentada, aplica-se rea

do Municpio de So Paulo, no que tange aos parmetros e variveis selecionados,

necessitando, portanto, de readequao para aplicao em outras localidades;

Recorte temporal: no h limitao de temporalidade.

1.2. Objetivo

Como ferramenta prtica, a metodologia proposta objetiva propiciar a inter-relao dos

condicionantes em morfologia e mobilidade urbanas, edifcios, energia e meio ambiente, e a

estimativa de vantagens e desvantagens das solues adotadas, auxiliando em processos

de tomada de deciso, planejamento, gesto e formulao de polticas pblicas, tendo em

vista o desenvolvimento urbano integrado.

1.3. Hiptese

A presente tese de doutorado se baseia na hiptese geral de que a abordagem que integre

simultaneamente estratgias e solues em morfologia e mobilidade urbanas, edificaes,

energia e meio ambiente produz reas urbanas energeticamente mais eficientes.

1.4. Produtos da tese de doutorado

Dos estudos, anlises e trabalhos anteriormente citados, a presente tese de doutorado

resultou nos seguintes produtos:

1. Proposta metodolgica para planejamento energtico no desenvolvimento de

reas urbanas na escala de distritos, bairros e unidades de vizinhana, e avaliao


integrada e comparativa de estratgias em morfologia e mobilidade urbanas,

edificaes, meio ambiente e energia;

2. Sistematizao da metodologia proposta na forma de planilha eletrnica, como

ferramenta de suporte ao processo decisrio e planejamento de reas urbanas,

novas ou a serem requalificadas;

3. Aferio da metodologia e ferramenta em um estudo de caso, disponibilizando

resultados relativos situao de referncia e trinta e seis outras situaes, para a

rea da Operao Urbana gua Branca, no Municpio de So Paulo;

4. Gerao de indicadores de referncia e comparativos envolvendo o planejamento

energtico urbano.

1.5. Aplicaes

Como ferramenta de suporte ao planejamento e processo decisrio em reas urbanas, a

metodologia proposta tem duas aplicaes principais:

Estudos para desenvolvimento de novas reas urbanas, distritos ou bairros,

ainda desocupados, nos quais ainda haja possibilidade de parcelamento do solo,

tais como reas de Operao Urbana e Zonas Industriais em Reestruturao. Nesse

caso, possvel aplicar a proposta metodolgica em sua totalidade, ou pelo menos

sua maior parte, incluindo a configurao de quadras, vias, lotes e distribuio de

reas verdes, bem como definio dos padres de ocupao, densidade construda

e mesmo do sistema de transporte urbano;

Estudos para requalificao de reas urbanas j ocupadas, nas quais seja

possvel ou no modificaes estruturais em termos de quadras, sistema virio e

lotes. Nesse caso, o potencial de aplicao metodolgica depender do escopo da

interveno e, dependendo das restries impostas remodelao da rea, a

metodologia deve ser adaptada para prever que parte das opes em estratgias em


planejamento seja previamente consolidada de acordo com dados especficos do

estudo de caso.

1.6. Etapas de desenvolvimento da tese

A presente tese foi desenvolvida em trs partes principais:

Parte I: Embasamento terico

o Levantamento de abordagens relacionadas a planejamento energtico, planejamento

urbano, planejamento de transportes urbanos e planejamento ambiental, na escala

da cidade e do bairro;

o Levantamento bibliogrfico sobre o estado da arte em gerao e consumo de energia

no Brasil, incluindo demanda em edifcios residenciais e comerciais e em transportes,

bem como dados sobre o planejamento para a expanso do sistema;

o Aprofundamento terico em questes relativas ao uso e gerao de energia em

reas urbanas (edifcios e transportes urbanos), climatologia, morfologia e

mobilidade urbanas, alm de emisses de poluentes;

o Levantamento de exemplos de abordagens e projetos relacionados integrao de

estratgias em energia, meio ambiente, edificaes e transportes no

desenvolvimento de reas urbanas.

Parte II: Desenvolvimento e aplicao da proposta de metodologia para planejamento

energtico no desenvolvimento de reas urbanas

o Identificao, caracterizao e seleo de estratgias, variveis, parmetros e

indicadores para planejamento do uso e ocupao do solo, tendo em vista as

limitaes e potencialidades da morfologia e da mobilidade urbanas;

o Identificao, caracterizao e seleo de estratgias de planejamento de

transportes urbanos de passageiros, variveis e condicionantes para pr-

dimensionamento virio e estruturao modal, para adequao da oferta demanda;


o Identificao, caracterizao e seleo de estratgias projetuais, variveis e

condicionantes para maior eficincia no uso de energia em edificaes, levantamento

das estimativas e padres de desempenho para aplicao em fase de

macroplanejamento de empreendimentos e distritos urbanos;

o Identificao e seleo de estratgias para gerao de energia em escala urbana,

incluindo sistemas prediais e distritais;

o Anlise, sistematizao e inter-relao das condicionantes e variveis, bem como de

mtodos para estimativa e quantificao da demanda de energia, nveis de

eficincia, consumo energtico e emisses de poluentes, bem como do sistema de

gerao e fornecimento;

o Seleo de indicadores para comparao entre cenrios;

o Construo do cenrio-base do estudo de caso: Levantamento de dados para

alimentao da metodologia: clima, ocupao urbana, padres de consumo

energtico, sistema de transporte urbano, sistema de gerao e fornecimento de

energia;

o Construo de opes de cenrios referentes ao estudo de caso, tendo em vista

analisar diferentes nveis de aplicao de estratgias para gesto energtica pelo

lado da demanda (uso do solo, eficincia energtica em edifcios, adequao modal

em transportes, entre outros), bem como implantao de sistemas de gerao mais

eficientes e prximos aos pontos de consumo;

o Avaliao dos resultados, mediante comparao dos cenrios-base e o(s) cenrio(s)

alternativo(s), do ponto de vista dos indicadores propostos, para verificao da

hiptese.

Parte III: Anlise dos resultados e concluses

o Anlise dos resultados da aplicao metodolgica ao estudo de caso;

o Comprovao da tese;

o Concluses finais acerca da aplicao metodolgica e recomendaes.

50 Tese de Doutorado

Parte 1: Introduo e base terica referencial

2. Contextualizao da Gerao e do Consumo de Energia no Brasil

2.1. Oferta de Energia no Brasil

O sistema energtico brasileiro, composto por todos os seus subsistemas de extrao e

aproveitamento de combustveis de origem fssil (petrleo e derivados, gs natural, carvo

mineral, entre outros) ou de biomassa, alm da energia hidrulica, responsvel atualmente

pelo provimento anual de 190 milhes de toneladas-equivalentes de petrleo TEP (MME,

2007a). A energia proveniente do petrleo e derivados essencialmente utilizada nos

sistemas de transporte, ao passo que a energia hidrulica a base da produo eltrica

nacional, fortemente dirigida ao uso em edificaes. A posio de destaque da biomassa

(cerca de 30%), conforme indicado no Grfico 01, devida, em grande parte, ao uso ainda

corrente da lenha para coco, sobretudo em reas isoladas em que o gs liquefeito de

petrleo (GLP) e a energia eltrica so escassos ou indisponveis.

Grfico 01: Participao das fontes de energia na

matriz energtica brasileira, baseado em MME (2007a)

Grfico 02: Participao das fontes de energia na matriz energtica mundial, baseado em IEA (2007)

Em 2005, a matriz energtica mundial (Grfico 02) foi responsvel pelo fornecimento total de

11.435 milhes de TEP em 2005 (IEA, 2007). Comparando-a com a matriz energtica

brasileira (Grfico 01) verifica-se, por um lado, semelhana no uso de derivados do petrleo,

os quais so destinados, em ambos os casos, principalmente aos sistemas de transporte,

embora no exterior o gs natural represente uma parcela mais significativa que no Brasil. J

Gs Natural9,61%

Biomassa30,23%

Hidrulica e Eletricidade

14,83%Carvo Mineral e

Derivados5,99%

Petrleo e Derivados37,72%

Urnio (U3O8) e Derivados

1,62%

Petrleo e derivados

35%

Gs natural21%

Carvo e derivados

25%

Nuclear6%

Hidrulica2%

Biomassa e Lixo10% Outros

1%


quanto aos sistemas baseados em carvo mineral, energia hidrulica e nuclear, o contexto

brasileiro bastante diferenciado no apenas da mdia mundial, mas da maioria das

matrizes dos outros pases. Existe uma predominncia do uso de hidreltricas para gerao

de eletricidade no Brasil, enquanto que no caso de outros pases a energia trmica,

principalmente com base no uso de combustveis fsseis, mais largamente utilizada.

A seguir, sero detalhados os principais tpicos referentes Gerao de Energia do Brasil,

de forma a contextualizar a abordagem do planejamento energtico urbano.

2.1.1. A Evoluo do Setor Eltrico

2.1.1.1. Fase I (1934-1989): A formao e o desenvolvimento do sistema eltrico

A indstria de gerao de energia surge no Brasil no final do sculo XIX, com a iniciativa de

empreendedores nacionais e dos governos municipais, em localidades de maior destaque

no Pas. A partir da dcada de 1920, grupos internacionais adquirem grande parte de

empresas nacionais e municipais existentes, responsveis pela produo, transmisso e

distribuio de energia eltrica. Entre as novas concessionrias se destacavam a holding

Bazilian Traction, Light and Power Co. Ltd. e a American Share Foreign Power Company,

que detinham, no incio da dcada de 30, mais de 50% do parque gerador brasileiro (LANDI,

2006).

Em 1934, foi decretado o Cdigo de guas (Decreto N 24.643/34) como marco regulatrio

brasileiro na concesso e autorizao de explorao da energia hidrulica e servios de

transmisso, transformao e distribuio de eletricidade. A partir de ento, a Unio tornou-

se responsvel pela concesso e autorizao dos servios de energia, o que anteriormente

era realizado diretamente entre as empresas prestadoras e os estados e municpios.

Somente empresas organizadas no Brasil ou brasileiros poderiam prestar tais servios,

refreando assim a participao de empresas internacionais. Paralelamente, a populao

brasileira, que era de 30.635.605 habitantes em 1920, passa a 41.236.315 em 1940, mais

52 Tese de Doutorado

Parte 1: Introduo e base terica referencial

do que duplicando em 20 anos (IBGE, 2008a). No Grfico 03 possvel visualizar a

evoluo da capacidade instalada brasileira de 1925 a 1945 e a participao dos sistemas

hidreltricos e trmicos.

Grfico 03: Evoluo da capacidade insta

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