Energy behaviours as promoters of energy efficiency: An integrative modelling approach

Abstract

Os comportamentos associados ao uso da energia são um recurso importante na promoção da eficiência energética no setor residencial, sendo também cada vez mais reconhecidos como um fator chave a considerar na transição para as redes elétricas inteligentes. As poupanças devidas a práticas comportamentais têm sido negligenciadas apesar de serem potencialmente tão significativas quanto as das soluções tecnológicas. Porém, por envolverem diferentes dimensões, os comportamentos no uso de energia são um tema complexo que requer programas de mudança comportamental e políticas energéticas mais eficazes. Esta tese aborda a influência dos comportamentos relacionados com o uso da energia na promoção da eficiência energética no setor residencial, de modo a contribuir para a compreensão desta relação e, assim, contribuir para o planeamento de programas de mudança comportamental e políticas energéticas mais eficazes. Uma vez que os comportamentos no uso da energia envolvem diferentes dimensões (ex. uso, aquisição, manutenção, provisão de recursos energéticos) e são influenciados por diversas variáveis do domínio pessoal, tecnológico e de contexto, estamos perante uma temática complexa que requer abordagens multidisciplinares desenhadas à medida de cada situação, com o envolvimento das diversas partes interessadas. Neste trabalho, através da combinação de diferentes metodologias e ferramentas de engenharia, das ciências sociais e humanidades, é desenvolvida uma abordagem multidisciplinar de modelação dos comportamentos no uso da energia, incluindo a dimensão qualitativa e quantitativa dos comportamentos, como o consumo energético. São também exploradas as adaptações comportamentais que podem ocorrer na transição para as redes elétricas inteligentes e utilizados estudos de caso para contextualizar a metodologia desenvolvida. O comportamento dos utilizadores finais tem um impacte muito significativo no consumo energético doméstico. Os resultados demonstraram que é possível poupar cerca de 72% do consumo de energia primária de um agregado familiar se, por comparação com um perfil ineficiente, forem adotadas as práticas mais eficientes. A troca de equipamentos é a dimensão comportamental com maior impacte no consumo energético, comparativamente as práticas de uso. Por outro lado, o potencial de poupança é maior nos serviços de energia com maior consumo energético. A transição para redes elétricas mais “inteligentes” é um processo gradual que condiciona e é condicionado por alterações comportamentais, como a participação crescente no mercado liberalizado de energia, a adoção de tecnologias “inteligentes”, a alteração das rotinas dos agregados familiares para ajustar o consumo a períodos tarifários mais baratos e a aceitação do controlo de cargas pelas empresas fornecedoras de eletricidade. De modo a facilitar estas alterações são necessárias diferentes estratégias, tais como: i) melhorar a regulação do mercado de energia; ii) avaliar previamente as práticas comportamentais dos agregados familiares; iii) dar prioridade a práticas já incorporadas nas rotinas desses agregados; iv) não interferir com as atividades das famílias, assegurando que mantêm o controlo sobre os seus equipamentos; v) melhorar os serviços de energia, a informação disponibilizada e a confiança entre consumidores e fornecedores de eletricidade. Em conclusão, o recurso a abordagens de modelação integradoras de diversas áreas do conhecimento contribui para melhor avaliar as diversas dimensões dos comportamentos no uso da energia e, assim, planear programas de mudança comportamental e políticas de promoção da eficiência energética mais eficazes.

Energy behaviours are an important underexploited resource in the context of promoting end-use energy efficiency in the residential sector. The potential of energy savings due to behaviours is usually neglected, albeit being as high as those from technological solutions. In addition, energy behaviours are also increasingly recognised as a key factor to foster higher levels of energy efficiency during the transition to smart grids. However, addressing the multidimensional nature of energy behaviours is a complex task and more effective behaviour change interventions and energy efficiency policies grounded on comprehensive approaches are required. This thesis explores the influence of energy behaviours on end-use energy efficiency in the residential sector, as a contribution to a better understanding of this relation and the design of more effective behavioural change interventions and energy efficiency policies. Energy behaviours comprise several dimensions (e.g., usage, investment, maintenance and provision of energy resources) and are influenced by multiple variables of the personal, contextual, and technological domains. Being a complex topic, energy behaviours require the development of multidisciplinary and tailored interventions where the different energy stakeholders are involved. An integrative multidisciplinary modelling approach of the influence of energy behaviours on energy consumption is developed through the combination of methods and techniques from engineering, the social sciences and humanities, including the qualitative and quantitative dimensions of behaviours, namely the impacts on energy consumption. Behavioural adaptations during the transition to smart grids are also explored and real-world case studies are utilised to generate contextualised understanding. Energy behaviours may significantly impact households’ energy consumption. Simulations have estimated a savings potential of 72% when comparing primary energy consumption of the inefficient and efficient households. Investment energy behaviours have a higher savings potential than usage behaviours, and the behavioural savings potential per energy service is proportional to the energy consumption breakdown. Energy behaviours also shape and are shaped by the transition to smart(er) grids and strategies aimed at enabling behavioural adaptations are needed. Behavioural adaptations comprise the increasingly active participation in the liberalised energy market, the adoption of smart grid technologies, the adaptation of household routines to shift demand and acceptance of direct load control performed by the utilities. Different strategies are required to facilitate these adaptations, x such as: (i) improving market regulation; (ii) previously assessing households’ activities and usage behaviours; (iii) prioritising actions already embedded in households’ daily routines; (iv) not interfering with households’ activities while ensuring an override option; and (v) improving energy services, trust and information provided to end-users. In conclusion, integrative modelling approaches contribute to properly address the influence of energy behaviours on energy consumption and design more effective behavioural change interventions and energy efficiency policies