Potencial de economia de energia elétrica decorrente da redução do consumo de água potável em Joinville/SC

Abstract

O setor da água é um dos maiores consumidores de energia no mundo. A energia é necessária para a captação da água, seu tratamento e distribuição à população e posteriormente para o tratamento e disposição final dos efluentes gerados a partir do seu uso. Portanto, a conservação destes recursos está intimamente relacionada. O objetivo deste trabalho é estimar o potencial de economia de energia elétrica nos sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário, em escala municipal, resultante da redução do consumo de água potável nas edificações residenciais, públicas e comerciais da cidade de Joinville. Foram consideradas três estratégias para promover a economia de água potável: substituição de válvulas de descarga convencionais por modelos de duplo acionamento, reúso de água cinza e aproveitamento de água pluvial. Cada estratégia foi avaliada separadamente, analisando também um cenário considerando a adoção simultânea das três estratégias. Para cada um desses casos, foram determinadas as economias mínima e máxima de água em cada tipologia de edificação, definindo a respectiva redução da geração de esgoto. Estimaram-se os potenciais mínimo e máximo de economia de energia elétrica nos sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário. Foi verificado o impacto financeiro dessas ações para a concessionária responsável pelo abastecimento de água e esgotamento sanitário em Joinville, analisando se a empresa teria ou não prejuízo em cada caso avaliado. O potencial de redução do consumo de água potável variou de 1,7% a 50,5% dentre os casos analisados, e o potencial de diminuição da geração de esgoto variou de 2,1% a 52,1%. O setor residencial unifamiliar foi o mais representativo para a economia de água. A tipologia pública seria a que menos contribuiria para a redução do consumo de água. Foi constatado que para baixas demandas de água não potável, a estratégia mais viável para economizar água é o reúso de água cinza. Quando a demanda não potável for elevada e houver área de cobertura considerável para captação de água da chuva, recomenda-se a instalação de sistemas de aproveitamento de água pluvial. A maior economia de energia elétrica nos sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário seria proporcionada pela adoção simultânea das três estratégias tanto no cenário de mínima quanto no de máxima economia de água. O setor mais representativo para a economia de energia elétrica também seria o residencial unifamiliar, enquanto a menor contribuição seria do setor público. A concessionária local não seria prejudicada financeiramente em nenhum dos cenários analisados. Quanto menor a economia de energia elétrica, mais positivo o impacto financeiro. Isso se deve a arrecadação relacionada ao pagamento das tarifas mínimas de água e esgoto em Joinville, que contribuiu muito para o lucro obtido pela concessionária, principalmente nos cenários de mínima economia de água. Desta forma, concluiu-se que além dos benefícios ambientais positivos da economia de água, menor geração de esgoto e economia de energia elétrica, a concessionária local também seria beneficiada financeiramente com a adoção em escala municipal dessas estratégias.

Abstract: The water sector is a major consumer of energy in the world. Energy is required for water withdrawal, for its treatment and distribution to population and for wastewater treatment. Therefore, the conservation of these resources is closely related. The aim of this study is to estimate the potential for electricity savings in municipal water supply and sewage systems, resulting from the reduction of potable water consumption in residential, public and commercial buildings in Joinville. Three strategies were considered to promote potable water savings: replacement of conventional toilets with dual-flush ones, graywater reuse and rainwater harvesting. The strategies were evaluated separately. A scenario considering the simultaneous adoption of these three strategies was also analyzed. For all these scenarios, minimum and maximum water savings were determined for each type of building; the corresponding of reduction of sewage production was also estimated. Minimum and maximum potential for electricity savings in water supply and sewage systems were estimated. The financial impact of these actions for the water and sewage utility in Joinville was verified, analyzing whether the utility would have profit or loss in each case evaluated. Potential for potable water savings ranged from 1.7% to 50.5% among the cases, and potential for wastewater production decrease ranged from 2.1% to 52.1%. The single-family residential sector was the most representative for water savings. Public buildings would be the least contributors for water savings. For low demands of non-potable water, graywater reuse seems to be the most viable alternative to save water. When non-potable demand is high and catchment area is large, the best strategy for achieving water savings is rainwater harvesting. Simultaneous adoption of the three strategies would provide the greatest energy savings in water supply and sewage systems in both minimum and maximum water saving scenarios. Single-family residential buildings would also be the most representative for electric energy savings, while the smallest contribution would come from the public sector. All scenarios analyzed would be profitable for the local utility. The lower the electricity savings, the higher the profit. This is due to the earnings related to payment of minimum water and sewage tariffs in Joinville, which has contributed to the profit obtained by the utility, mainly in minimum water saving scenarios. Thus, it was concluded that besides the positive environmental benefits of potable water savings, lower wastewater production and energy savings, the local utility would also benefit financially by adopting these strategies on a municipal scale.