Nome do Projeto
“Validação de sistema de gamificação, gestão e automação na nuvem para eficiência energética de edificações públicas com foco inicial em universidades”
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
03/07/2023 - 30/09/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Projeto “Validação de sistema de gamificação, gestão e automação na nuvem para eficiência energética de edificações públicas com foco inicial em universidades” que visa identificar o impacto da gamificação de eficiência energética nos usuários, na economia de energia e no Desempenho Energético Operacional (DEO) do edifício, com um produto em grau de maturidade que supera as maiores dificuldades para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras.
A interferência positiva do usuário, que venha a favorecer conforto e/ou economizar de energia, pode ser influenciada não só por uma preferência pessoal, mas por um compromisso ou meta estimulada por um processo de “gamificação”. Este processo também se aplica, e ainda com mais propriedade, em edificações não automatizadas, eficientes ou não. Processos de “gamificação” conduzem os usuários a atingir determinadas metas de forma voluntária, comparando sua performance ou resultados com os demais, com ou sem premiação vinculada.
O Programa de Bom Uso Energético - Proben|UFPel (MMA, 2017) desenvolveu um sistema de premiação financeira das Unidades que economizam energia, no qual um percentual retorna para a Unidade em função do percentual economizado. Quanto maior o percentual economizado, maior o percentual de retorno. Apesar da redistribuição destes recursos, oriundos da economia de energia obtida, o engajamento ainda fica aquém do que poderia ser.
E se fosse possível, vincular uma premiação ao usuário por tomar atitudes positivas? Que impacto teríamos nas contas públicas de energia?
Cremos ser possível criar um sistema que estimule os servidores públicos a adotarem posturas de sustentabilidade através de técnicas de “gamificação” e é disso que trata este projeto.
Espera-se através deste contribuir com uma gestão mais efetiva e uma consequente redução do consumo energético da edificação através de sistemas de medição e verificação, que visam gerar mudanças de conduta nos usuários, por intermédio de sistemas implementados de gamificação, levando a uma consciência mais sustentável em relação a utilização e interação com o ambiente construído.
Esta proposta de trabalho se refere ao desenvolvimento de ações do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL e integra o Plano Anual de Aplicação de Recursos PROCEL PAR/2022-2023, que foi aprovado em reunião realizada pelo Comitê Gestor de Eficiência Energética – CGEE em 09 de março de 2022.
Objetivo Geral
Gerar mudanças de conduta nos usuários, por intermédio de sistemas implementados de gamificação, levando a uma consciência mais sustentável em relação a utilização e interação com o ambiente construído
Objetivos específicos:
● Nivelamento das diferentes equipes de modo que cada uma delas saiba exatamente identificar suas metas e resultados na interação às demais e à integração do projeto;
● Adequação das metodologias de gamificação e estratégias de engajamento do usuário;
● Desenvolver o protótipo a partir da experiência do usuário;
● Desenvolver o software, interface com usuário (front end) e sistemas (back end);
● Validar o protótipo em laboratório;
● Aplicar os produtos anteriores em uma edificação pública de ensino superior para avaliação da metodologia de gamificação na eficiência energética;
● Avaliação de resultados e propor aprimoramento do sistema.
Objetivos específicos:
● Nivelamento das diferentes equipes de modo que cada uma delas saiba exatamente identificar suas metas e resultados na interação às demais e à integração do projeto;
● Adequação das metodologias de gamificação e estratégias de engajamento do usuário;
● Desenvolver o protótipo a partir da experiência do usuário;
● Desenvolver o software, interface com usuário (front end) e sistemas (back end);
● Validar o protótipo em laboratório;
● Aplicar os produtos anteriores em uma edificação pública de ensino superior para avaliação da metodologia de gamificação na eficiência energética;
● Avaliação de resultados e propor aprimoramento do sistema.
Justificativa
O consumo de energia pode ser reduzido a partir da adequação da edificação ao clima ao qual se insere, reduzindo a demanda de condicionamento artificial e fornecendo ao usuário um conforto natural. Porém, os usuários têm participação decisiva no uso de edifícios eficientes através dos seus hábitos, que podem reduzir de forma significativa o consumo de energia, aumentando assim a eficiência das edificações e reduzindo desperdícios.
A relevância do usuário no desempenho e no consumo das edificações é tão significativa que Moezzi e Janda (2014) afirmam que tentar reduzir o consumo energético de edificações considerando apenas aspectos projetivos e técnicos pode configurar resultados pouco interessantes.
HAX (2022) avaliou a influência do usuário no consumo de energia em uma edificação pública de ensino superior no sul do Brasil, na Zona Bioclimática 2, caracterizada por invernos rigorosos e verões quentes e úmidos. Utilizando a simulação computacional, foram configurados diferentes perfis de usuários: proativo, intermediário e negligente. O usuário proativo busca o uso da luz natural, utilizando o sombreamento solar passivo e a integração da ventilação natural à artificial. O usuário intermediário não busca a integração da iluminação natural com a artificial, mas utiliza a ventilação híbrida como estratégia de ventilação. O usuário negligente não faz uso de nenhuma estratégia passiva, tanto para ventilação quanto para iluminação natural, neste caso, utiliza predominantemente o condicionamento artificial. Além disso, este usuário ajusta o setpoint da temperatura de resfriamento e aquecimento para valores fora das normativas. Além dos usuários, foi elaborado um modelo de edifício automatizado, no qual ocorre a integração da iluminação e a ventilação natural com a artificial, assim como, do controle do dispositivo de sombreamento interno.
Os resultados demonstram claramente a influência do perfil usuário em comparação com a automação e o consumo real do edifício. Tendo como referência o consumo real, a automação reduz cerca de 30% da energia do edifício real estudado enquanto um usuário proativo reduz 20%, intermediário 5% e um negligente aumenta 12% o consumo deste edifício que se caracteriza como tendo usuários de nível intermediário.
Esta influência do usuário se torna ainda mais relevante em ambientes públicos, nos quais o usuário não recebe diretamente o impacto do custo da energia. Como fazer com que o usuário contribua com a eficiência energética dos edifícios públicos?
Conforme HAX (2022), notadamente a educação do usuário proativo economiza quase tanto quanto a automação, sem necessitar de todo o investimento desta. A educação do usuário economiza 20% em relação ao usuário intermediário e mais de 30% em relação ao usuário negligente. Ou seja, uma pequena modificação nas atitudes pode gerar economias relevantes no setor, cujos maiores custos estão vinculados à manutenção das condições de conforto térmico e visual.
A relevância do usuário no desempenho e no consumo das edificações é tão significativa que Moezzi e Janda (2014) afirmam que tentar reduzir o consumo energético de edificações considerando apenas aspectos projetivos e técnicos pode configurar resultados pouco interessantes.
HAX (2022) avaliou a influência do usuário no consumo de energia em uma edificação pública de ensino superior no sul do Brasil, na Zona Bioclimática 2, caracterizada por invernos rigorosos e verões quentes e úmidos. Utilizando a simulação computacional, foram configurados diferentes perfis de usuários: proativo, intermediário e negligente. O usuário proativo busca o uso da luz natural, utilizando o sombreamento solar passivo e a integração da ventilação natural à artificial. O usuário intermediário não busca a integração da iluminação natural com a artificial, mas utiliza a ventilação híbrida como estratégia de ventilação. O usuário negligente não faz uso de nenhuma estratégia passiva, tanto para ventilação quanto para iluminação natural, neste caso, utiliza predominantemente o condicionamento artificial. Além disso, este usuário ajusta o setpoint da temperatura de resfriamento e aquecimento para valores fora das normativas. Além dos usuários, foi elaborado um modelo de edifício automatizado, no qual ocorre a integração da iluminação e a ventilação natural com a artificial, assim como, do controle do dispositivo de sombreamento interno.
Os resultados demonstram claramente a influência do perfil usuário em comparação com a automação e o consumo real do edifício. Tendo como referência o consumo real, a automação reduz cerca de 30% da energia do edifício real estudado enquanto um usuário proativo reduz 20%, intermediário 5% e um negligente aumenta 12% o consumo deste edifício que se caracteriza como tendo usuários de nível intermediário.
Esta influência do usuário se torna ainda mais relevante em ambientes públicos, nos quais o usuário não recebe diretamente o impacto do custo da energia. Como fazer com que o usuário contribua com a eficiência energética dos edifícios públicos?
Conforme HAX (2022), notadamente a educação do usuário proativo economiza quase tanto quanto a automação, sem necessitar de todo o investimento desta. A educação do usuário economiza 20% em relação ao usuário intermediário e mais de 30% em relação ao usuário negligente. Ou seja, uma pequena modificação nas atitudes pode gerar economias relevantes no setor, cujos maiores custos estão vinculados à manutenção das condições de conforto térmico e visual.
Metodologia
● técnicas de interação e cooperação dos pesquisadores, conhecimento e compatibilização das metas;
● técnicas de User Experience (UX);
● métodos de percepção dos usuários e as expectativas destes;
● métodos de avaliação do engajamento dos usuários à gamificação;
● métodos de avaliação técnicas de User Experience (UX), em campo;
● técnicas de medição e verificação para aferir os resultados obtidos no uso racional de energia em edificação real.
● técnicas de User Experience (UX);
● métodos de percepção dos usuários e as expectativas destes;
● métodos de avaliação do engajamento dos usuários à gamificação;
● métodos de avaliação técnicas de User Experience (UX), em campo;
● técnicas de medição e verificação para aferir os resultados obtidos no uso racional de energia em edificação real.
Indicadores, Metas e Resultados
● Realizar WorkShop híbrido (presencial/virtual)
● Elaborar relatório de validação do protótipo em laboratório;
● Elaborar artigo científico;
● Elaborar relatório apresentando o nível de engajamento e a análise de impacto no consumo de energia de edificação real;
● Elaborar relatório de validação do protótipo em laboratório;
● Elaborar artigo científico;
● Elaborar relatório apresentando o nível de engajamento e a análise de impacto no consumo de energia de edificação real;
Equipe do Projeto
Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
---|---|---|---|
ANA MARILZA PERNAS FLEISCHMANN | 8 | ||
ANDERSON PRIEBE FERRUGEM | 31 | ||
ANTONIO CARLOS DE FREITAS CLEFF | 62 | ||
ANTONIO CESAR SILVEIRA BAPTISTA DA SILVA | 59 | ||
CRISTHIAN MOREIRA BRUM | 31 | ||
FABIO KELLERMANN SCHRAMM | |||
FELIPE GASPARO ALMEIDA | |||
Fernanda Pinto Mota | |||
LEO PINHEIRO GOULART | |||
LIADER DA SILVA OLIVEIRA | 64 | ||
PATRICIA AUGUSTIN JAQUES MAILLARD | |||
RAVILON AGUIAR DOS SANTOS | |||
RODRIGO KARINI LEITZKE | |||
TATIANA AIRES TAVARES | |||
Tarcisio Dorn de Oliveira |
Fontes Financiadoras
Sigla / Nome | Valor | Administrador |
---|---|---|
Eletrobras / Centrais Elétricas Brasileiras S.A. | R$ 2.957.315,00 | Fundação Delfim Mendes da Silveira |
Plano de Aplicação de Despesas
Descrição | Valor |
---|---|
339033 - Passagens de Despesas de Locomoção | R$ 28.848,00 |
339020 - Auxílio Financeiro a Pesquisador | R$ 719.600,00 |
339018 - Auxílio Financeiro a Estudantes | R$ 306.633,00 |
339014 - Diária Pessoa Civil | R$ 22.066,00 |
449052 - Equipamentos e Material Permanente | R$ 473.306,47 |
339040 - Serviços de Tecnologia da Informação e Comunicação Pessoa Jurídica | R$ 1.238.861,53 |
339039 - Outros Serviços de Terceiro - Pessoa Jurídica | R$ 168.000,00 |