Usinas fotovoltaicas, armazenamento de água da chuva e soluções baseadas na natureza para geração de energia e combate a problemas socioambientais: um estudo de caso na cidade de Itajubá.
Dinâmica de sistemas; energias renováveis; geração fotovoltaica; aproveitamento de água da chuva; soluções baseadas na natureza; desenvolvimento sustentável; engenharia de sistemas
Nas cidades contemporâneas, o acesso limitado e desigual a energia confiável e acessível restringe as oportunidades e reforça as disparidades socioambientais. Portanto, é necessária uma visão mais ampla — que vincule o acesso à energia à economia regional, à demografia e à qualidade ambiental — para que as intervenções possam ser planejadas a fim de reduzir a vulnerabilidade e melhorar o bem-estar. Os modelos existentes do setor elétrico capturam a expansão ou o despacho de capacidade, mas raramente avaliam como o fornecimento mais limpo interage com o crescimento populacional, a produção econômica e as condições do ecossistema em horizontes de longo prazo. Esta dissertação desenvolve uma estrutura integrada que combina uma camada energética inspirada no compromisso de unidades geradoras com um modelo de dinâmica de sistemas no estilo Wonderland, estendendo o modelo para representar a penetração de energias renováveis, a mitigação de emissões e as soluções baseadas na natureza (SbN). Utilizando Itajubá como sistema de referência (população de 96.632 habitantes; demanda anual de eletricidade de 251.110,95 MWh), a análise quantifica o crescimento das energias renováveis e das soluções baseadas na natureza. Três cenários de políticas públicas são simulados — sem alterações, integração intermediária de energias renováveis e integração total com redes inteligentes e soluções baseadas na natureza — em escalas multidecadas para revelar os padrões de coevolução esperados. Os resultados mostram que ações moderadas alteram a trajetória da poluição e reduzem a degradação ambiental, enquanto um portfólio abrangente reduz mais claramente a intensidade das emissões, atenua as perdas de capital natural e sustenta uma trajetória econômica mais elevada e estável, mesmo que o total de energias renováveis permaneça abaixo da autossuficiência total. Uma avaliação econômica complementar indica valores presentes líquidos positivos, uma TIR atrativa para energia fotovoltaica e aproveitamento de água da chuva, e um LCOE para energia fotovoltaica (0,44 R$/kWh) abaixo da tarifa vigente, indicando viabilidade. As evidências apoiam um portfólio de energias renováveis distribuídas, soluções baseadas em redes (NbS) e mitigação de emissões como um caminho viável para um sistema urbano mais limpo, resiliente e socialmente inclusivo.