Quantitative Assessment of Advanced Energy Efficiency Retrofitting for Indian Hospitals

Abstract

In India, hospitals are the most complex of building types and energy intensive due to their typically functionality and services. Standard working procedures of most hospitals requires substantial energy use for various equipment’s and clinical processes, which in turn accompanies substantial greenhouse gas emissions. The country has embarked its journey on health care system transformation to meet its growing needs and to meet the world’s average of 3.5 beds for every 1000 population. The government introduced important reforms and re-emphasized its vision to create access to a minimum set of health care services for all, due to which the country is experiencing an unprecedented growth in the number of hospital buildings. With growing concerns about the increasing building stock, energy security and global environment, energy efficiency is obtaining greater attention in India. Energy audit studies in several hospitals of India have shown energy savings potential of 20-50% in electricity end uses such as lighting, cooling, ventilation etc. This potential has mainly remained untapped for a number of reasons, one of which is a lack of information and awareness. To achieve the highly untapped potential of energy efficiency and to reduce the energy demand of increasing number of hospitals, an adequate assessment of different alternatives is needed. In an attempt to overcome the gap of energy efficiency and to reduce the barriers, this thesis highlights a path forward for the Indian hospital buildings to be much less energy and carbon intensive, while investing in energy efficient appliances and retrofitting the minimum number of components. A bottom-up energy model BUENAS is used in this study for assessing energy demand, savings and carbon dioxide mitigations. The growth projections of hospitals and framework for retrofitting appliances is based on the historical data from National Health Profile and Indian public health standards and later economic analysis is made to ensure feasibility of the measures. The main findings and observations of this thesis show that, when best available technology is used, a reduction of 35% energy demand in urban hospitals and 45% in rural hospitals can be achieved. And the economic analysis shows that an outstanding six out of eight measures are economically feasible with a higher rate of returns on the investment in both urban and rural hospitals.

Devido à diversidade dos serviços e cuidados de saúde prestados, os hospitais são edifícios complexos no que respeita à utilização de energia. Os procedimentos de trabalho típicos da maioria dos hospitais requerem uma quantidade apreciável de energia em vários equipamentos e processos clínicos, a que está associada as emissões de gases de efeito estufa. A Índia iniciou uma intensa jornada de transformação do sistema de cuidados de saúde, tendo como objectivo melhorar os indicadores nesta área, como por exemplo o número médio de camas por 1000 habitantes que é de 3,5 – muito abaixo da média mundial-, e também para dar resposta à crescente procura por este tipo de serviços. O governo introduziu reformas importantes e voltou a sublinhar a sua visão de criar o acesso a um conjunto mínimo de serviços de cuidados de saúde para todos, devido ao qual o país está experienciando um crescimento sem precedentes no número de edifícios hospitalares. Com as preocupações crescentes com o aumento do consumo de energia, em parte devido ao crescimento do parque imobiliário, com a própria segurança energética do país e com o ambiente, a eficiência energética é cada vez mais vista como uma estratégia capaz de responder a essas preocupações e tem tido na Índia uma atenção cada vez maior. Estudos de auditoria energética em vários hospitais da Índia têm mostrado que existe um potencial de economia de energia entre 20% e 50% na utilização de eletricidade, sendo exemplos de usos finais que podem contribuir para essas poupanças a iluminação, a refrigeração, a ventilação etc. Este potencial tem permanecido inexplorado devido a uma série de razões, uma das quais é a falta de informação e sensibilização. Para atingir o potencial altamente inexplorado da eficiência energética e para reduzir o consumo de energia do crescente númeor de hospitais, é necessária uma avaliação adequada de diferentes alternativas. Numa tentativa de superar a lacuna da eficiência energética e para reduzir as barreiras a uma maior disseminação de boas práticas de eficiência energética, esta tese destaca um caminho a seguir para os edifícios hospitalares da Índia de modo a serem menos intensivos em termos de energia e carbono, investindo em aparelhos energeticamente eficientes e adaptando o número mínimo de componentes. Para a análise levada a cabo neste trabalho, foi usado um modelo bottom-up - BUENAS - para avaliar o consumo de energia, a poupança, e a mitigação do dióxido de carbono que a opção por diferentes alternativas tecnológicas em termos de usos finais acarretam. As projecções de crescimento do número de hospitais e a base para o retrofitting de equipamentos de utilização final de electricidade baseiam-se nos dados históricos do National Health Profile e no Indian Public Health Standards. É posteriormente realizada uma análise económica para avaliar a viabilidade económica das medidas. As principais conclusões e observações desta tese mostram que, quando a melhor tecnologia disponível é utilizada, pode ser conseguida uma redução do consumo de energia de 35% em hospitais urbanos e de 45% em hospitais rurais. Finalmente, a análise económica mostra que seis em oito medidas são economicamente viáveis, com uma taxa de retorno sobre o investimento muito interessante, tanto em hospitais urbanos, como rurais.