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.

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.

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.

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;

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANA MARILZA PERNAS FLEISCHMANN8
ANDERSON PRIEBE FERRUGEM31
ANTONIO CARLOS DE FREITAS CLEFF62
ANTONIO CESAR SILVEIRA BAPTISTA DA SILVA59
CRISTHIAN MOREIRA BRUM31
FABIO KELLERMANN SCHRAMM
FELIPE GASPARO ALMEIDA
Fernanda Pinto Mota
LEO PINHEIRO GOULART
LIADER DA SILVA OLIVEIRA64
PATRICIA AUGUSTIN JAQUES MAILLARD
RODRIGO KARINI LEITZKE
TATIANA AIRES TAVARES
Tarcisio Dorn de Oliveira

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
Eletrobras / Centrais Elétricas Brasileiras S.A.R$ 2.957.315,00Fundação Delfim Mendes da Silveira

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
339014 - Diária Pessoa CivilR$ 22.066,00
339018 - Auxílio Financeiro a EstudantesR$ 306.633,00
339020 - Auxílio Financeiro a PesquisadorR$ 719.600,00
339033 - Passagens de Despesas de LocomoçãoR$ 28.848,00
339039 - Outros Serviços de Terceiro - Pessoa JurídicaR$ 168.000,00
339040 - Serviços de Tecnologia da Informação e Comunicação Pessoa JurídicaR$ 1.238.861,53
449052 - Equipamentos e Material PermanenteR$ 473.306,47

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