Suitability study of the City Energy Analyst software in the Brazilian context
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Camila Carvalho Ferreira
Flávia Mendes de Almeida Collaço
Arno Schlüter
Flávia Mendes de Almeida Collaço
Arno Schlüter
Resumo
Computer simulations are powerful tools for decision-making processes in building and urban projects, allowing the analysis of quantifiable data and the study of current and future scenarios. When applied to cities, it is possible to observe impacts on a collective scale, as well as the challenges and strengths of the local reality. Another crucial aspect to consider with urban growth is its energy demand, a connection that is currently not effectively addressed in Brazil, as energy regulations are at the federal level and urban legislations, at the municipal sphere. One way to address both simultaneously is through Urban Energy Planning and, in this context, simulations are strong allies. This study analyzes the suitability of applying the City Energy Analyst (CEA) to Brazilian urban scenarios in Belo Horizonte and Matozinhos, highlighting the potential and limitations of a software designed for realities different from those of developing nations. The research also results in the creation of the first Brazilian CEA database, adapted to the urban and energy conditions of the studied cities and other similar municipalities. In addition to a theoretical review supporting the main pillars of the research, this study is divided into three stages: a theoretical-practical introduction to the CEA; the study of the software's original database to create its Brazilian version, and the simulation phase using both databases to compare performances. The results demonstrated the potential of CEA in Brazil. However, crucial local scenarios were not included in the Brazilian database and simulations due to the current limitations of the software in interpreting them. The research uses its approach to contribute to the debate on the importance of urban energy planning and highlight the strengths of including digital tools in this process, identifying challenges and opportunities for adapting the software to contexts like the Brazilian one. Additionally, its results emphasize the need for urban simulation softwares to incorporate diverse realities to enrich discussions on topics such as decarbonization and energy transition. Besides the Brazilian database, this work produced a bilingual educational video aimed at policy makers and urban planners; originated an undergraduate module at UFMG and created a mini-course at the scientific event ENSUS, that took place in August 2024.
Abstract
Simulações computacionais são ferramentas poderosas para tomada de decisões em projetos de edificações e urbanos, permitindo analisar dados quantificáveis e estudar cenários atuais e futuros. Quando aplicada às cidades, é possível observar os impactos em escala coletiva, além dos desafios e forças da realidade local. Outro aspecto crucial a ser considerado com o crescimento urbano é sua demanda energética, conexão esta que atualmente não é feita de forma efetiva no Brasil, já que as legislações energéticas estão em escala federal e as urbanas, na municipal. Uma forma de trabalhar ambas simultaneamente é através do Planejamento Energético Urbano e, nesse contexto, simulações são fortes aliadas. Este trabalho analisa a viabilidade de aplicação do software de simulação energética City Energy Analyst (CEA) em cenários urbanos de Belo Horizonte e Matozinhos, destacando potenciais e limitações de um software feito para realidades distintas das de nações em desenvolvimento. A pesquisa também traz como produto a criação da primeira base de dados brasileira para o CEA, adaptada às condições urbanas e energéticas das cidades estudadas e outros municípios semelhantes. Além de uma revisão teórica embasando os principais pilares da pesquisa, esta foi dividida em três etapas: uma introdução teórico-prática ao CEA; o estudo da base original do software para criação da versão brasileira, e a fase de simulações com ambas as bases para comparar performances. Os resultados mostraram o potencial do CEA no Brasil. Entretanto, cenários locais cruciais não foram incluídos na base brasileira e nas simulações devido à atual limitação do software em interpretá-los. A pesquisa usa sua abordagem para contribuir no debate sobre a importância do planejamento energético urbano e apontar as forças de incluir ferramentas digitais no mesmo, identificando desafios e oportunidades de adaptação do software para contextos como o brasileiro. Além disso, seus resultados servem para enfatizar a necessidade de softwares de simulação urbana incorporarem diversas realidades para enriquecer debates sobre temas como descarbonização e transição energética. Além da base brasileira, este trabalho produziu um vídeo educacional bilíngue destinado a gestores públicos e urbanistas; originou uma disciplina de graduação na UFMG e gerou um minicurso no evento científico ENSUS, em agosto de 2024.
Assunto
Planejamento urbano, Simulação (computadores), Política energética, Banco de dados
Palavras-chave
Computer simulations, Urban energy planning, Databases
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