O nexo água-energia no aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis em habitações de interesse social: análise na região metropolitana do Vale do Paraíba e litoral norte de São Paulo
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Data
2022-01-31
Autores
Silva, Ana Carolina Rodrigues de Sá [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A disponibilidade de água e energia e a questão da falta de moradia para a população de menor poder econômico são questões de interesse público. O conceito da interligação entre água e energia (nexo) pode ser utilizado no sistema de aproveitamento de água de chuva para diminuir o consumo dos recursos hídricos e energéticos. Estes fatos motivaram o desenvolvimento deste trabalho, que se propõe a investigar o nexo água-energia e avaliar as possíveis economias energéticas provenientes da instalação de sistemas de aproveitamento de água de chuva em habitações de interesse social na Região Metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte do Estado de São Paulo (RMVPLN) em relação ao consumo energético específico dos sistemas públicos de abastecimento de água do local de estudo. Para isso, o método consiste, primeiramente, na caracterização da área de estudo, de um estudo pluviométrico, da determinação do consumo energético do sistema de abastecimento de água e das informações dos conjuntos habitacionais da área de estudo. A partir desses dados dos conjuntos habitacionais, o modelo tipo casa e tipo prédio, a população e consumo hídrico foram determinados; essas informações, juntamente com o estudo pluviométrico, foram os dados de entrada para o dimensionamento do sistema de água de chuva. Com esse dimensionamento, realizou-se a modelagem hidráulica e energética, que resultou na estimativa da economia de água, no consumo energético, e no potencial de economia de energia. Como resultado, a altura anual de precipitação variou de 1069,3 mm a 2142,3 mm, que resultou num potencial de captação de água de chuva em habitações de interesse social do tipo casa que pode suprir a necessidade de água em até 27,3% (média de 21,1 %), e nas habitações do tipo edifício, pode atender no máximo a 16,0 % (média de 4,6 %), sendo a diferença devida à verticalização das residências, por haver um maior consumo de água para usos não potáveis e menor área de captação por morador. Apesar disso, a instalação do sistema de aproveitamento de água de chuva pode economizar anualmente 691.824 m³ na região de estudo, que representa uma economia anual de 6,3 m³ por morador da habitação de interesse social. Pelo nexo água-energia, o uso de água de chuva em vez de água potável pode gerar uma economia anual de 352,2 MWh no sistema de abastecimento de água central da RMVPLN, que representa o consumo anual de energia elétrica de 148 residências em 2020 no estado de São Paulo. Conclui-se que o sistema de aproveitamento de água de chuva é uma estratégia de economizar água e energia, como também, o sistema de captação de águas pluviais pode ser um item do projeto das habitações de interesse social para gerar economia de água potável e obter economia de energia no sistema de abastecimento de água público.
Water and energy availability and the issue of homelessness for the less privileged population are matters of public interest. The concept of interconnecting water and energy (nexus) is applicable to a rainwater harvesting system so as to reduce the consumption of water and energy resources. These facts contributed to the development of this work which proposes to investigate the water-energy nexus and evaluate possible energy savings from the installation of rainwater harvesting systems in public housings in the Metropolitan Region of Vale do Paraíba and the North Coast of the State of São Paulo (RMVPLN) as regards the specific energy consumption of its public water supply systems. For such a purpose, the method initially consists in characterizing the study area through a pluviometric study, determining the energy consumption of its water supply system and collecting data on housing developments in the study area. From these items of data, the profiles of housing and building types, population and water consumption were determined; such data, together with a pluviometric study, were the inputs for sizing the rainwater harvesting system. Consequently, a hydraulic and energy modeling was carried out, which resulted in an estimate of water savings, energy consumption and energy savings potential. As a result, average annual rainfall rates ranging from 1069.3 mm to 2142,3 mm were found, therefore a rainwater harvesting system in public housing facilities can provide up to 27.3 % of water supply (an average of 21.1%), and it can achieve 14.7% at the most in apartment buildings (an average of 4.6%), and such a difference is due to residential verticalization, as there is greater water consumption for non-drinking purposes and a smaller catchment area per resident. Nonetheless, the installation of a rainwater harvesting system can save 691,824 m³ annually in the study region, which represents annual savings of 6.3 m³ per public housing resident. Through the water-energy nexus, the use of rainwater instead of drinking water can generate annual savings of 352.2 MWh in the RMVPLN's main water supply system, which represents an annual electricity consumption of 148 households in 2020 in the state of Sao Paulo. Thus, it is found that the rainwater harvesting system is an excellent strategy to save water and energy, in addition to the fact that it can be an interesting item for public housing projects due to generating drinking water and energy savings in the public water supply system.
Water and energy availability and the issue of homelessness for the less privileged population are matters of public interest. The concept of interconnecting water and energy (nexus) is applicable to a rainwater harvesting system so as to reduce the consumption of water and energy resources. These facts contributed to the development of this work which proposes to investigate the water-energy nexus and evaluate possible energy savings from the installation of rainwater harvesting systems in public housings in the Metropolitan Region of Vale do Paraíba and the North Coast of the State of São Paulo (RMVPLN) as regards the specific energy consumption of its public water supply systems. For such a purpose, the method initially consists in characterizing the study area through a pluviometric study, determining the energy consumption of its water supply system and collecting data on housing developments in the study area. From these items of data, the profiles of housing and building types, population and water consumption were determined; such data, together with a pluviometric study, were the inputs for sizing the rainwater harvesting system. Consequently, a hydraulic and energy modeling was carried out, which resulted in an estimate of water savings, energy consumption and energy savings potential. As a result, average annual rainfall rates ranging from 1069.3 mm to 2142,3 mm were found, therefore a rainwater harvesting system in public housing facilities can provide up to 27.3 % of water supply (an average of 21.1%), and it can achieve 14.7% at the most in apartment buildings (an average of 4.6%), and such a difference is due to residential verticalization, as there is greater water consumption for non-drinking purposes and a smaller catchment area per resident. Nonetheless, the installation of a rainwater harvesting system can save 691,824 m³ annually in the study region, which represents annual savings of 6.3 m³ per public housing resident. Through the water-energy nexus, the use of rainwater instead of drinking water can generate annual savings of 352.2 MWh in the RMVPLN's main water supply system, which represents an annual electricity consumption of 148 households in 2020 in the state of Sao Paulo. Thus, it is found that the rainwater harvesting system is an excellent strategy to save water and energy, in addition to the fact that it can be an interesting item for public housing projects due to generating drinking water and energy savings in the public water supply system.
Descrição
Palavras-chave
Consumo Energético Específico, Residências Populares, Usos não potáveis, Specific energy consumption., Public Housing, Non-potable water use, Água Captação, Abastecimento de água, Águas pluviais, Conjuntos habitacionais