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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
FACULDADE DE ENGENHARIA CAMPUS DE GUARATINGUETÁ
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA: UMA FERRAMENTA PARA
ANALISAR O APROVEITAMENTO DE ENERGIA SOLAR EM
INSTALAÇÕES RESIDENCIAIS
Guaratinguetá
2008
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ROMI STELLA DOS SANTOS
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA: UMA FERRAMENTA
PARA ANALISAR O APROVEITAMENTO DE ENERGIA
SOLAR EM INSTALAÇÕES RESIDENCIAIS
Dissertação apresentada à Faculdade de
Engenharia do Campus de Guaratinguetá,
Universidade Estadual Paulista, para a
obtenção do título de Mestre em Engenharia
Mecânica na área de Transmissão e
Conversão de Energia.
Orientador: Prof. Dr. Oscar Armando Maldonado Astorga
Guaratinguetá
2008
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UNESP
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Faculdade de Engenharia do Campus de Guaratinguetá
“CONSERVAÇÃO DE ENERGIA: UMA FERRAMENTA PARA ANALISAR O
APROVEITAMENTO DE ENERGIA SOLAR EM INSTALAÇÕES
RESIDENCIAIS”
ROMI STELLA DOS SANTOS
ESTA TESE FOI JULGADA ADEQUADA PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE
“MESTRE EM ENGENHARIA MECÂNICA”
PROGRAMA: ENGENHARIA MECÂNICA
ÁREA: TRANSMISSÃO E CONVERSÃO DE ENERGIA
APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
Prof. Dr. Marcelo dos Santos Pereira
Coordenador
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Dr. OSCAR ARMANDO MALDONADO ASTORGA
Orientador/UNESP-FEG
Prof. Dr. DURVAL LUIZ SILVA RICCIULLI
UNESP-FEG
Dr. GEORGE ALVES SOARES
ELETROBRÁS
2008
DADOS CURRICULARES
ROMI STELLA DOS SANTOS
NASCIMENTO 17.04.1978 – Guaratinguetá/SP
FILIAÇÃO Romildo Antonio dos Santos
Estelina Aparecida dos Santos
1999/2003 Curso de Graduação
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Faculdade de Engenharia do Campus de Guaratinguetá
de modo especial, ao meu filho Gabriel, que entendeu a minha
ausência em muitos momentos de sua vida.
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar agradeço a Deus, fonte de luz e de fé. Agradeço pela minha
vida, minha saúde, minha inteligência, minha capacidade de superar obstáculos, minha
família e meus amigos,
ao meu orientador, Prof. Dr. Oscar Armando Maldonado Astorga que jamais
deixou de me incentivar e acreditar no meu potencial. Agradeço pela sua paciência,
apoio, conselhos e amizade. Sem a sua orientação, dedicação e auxílio, o estudo aqui
apresentado seria praticamente impossível,
aos meus pais Romildo e Estelina, que apesar das dificuldades enfrentadas,
sempre incentivaram meus estudos com amor, compreensão e amizade,
ao meu querido irmão Romildo Filho, que nunca permitiu que eu perdesse minha
fé e perseverança,
ao grande amor da minha vida, meu filho Gabriel, que com seu sorriso me
mostrou que vale a pena viver,
ao amigo Silvio Giuseppe Di Santo, pela colaboração no desenvolvimento do
programa aqui apresentado,
à toda minha família e amigos, que de algum modo, contribuíram para a
conclusão dessa dissertação.
Este trabalho contou com apoio das seguintes entidades
- CAPES: através do programa de bolsa de estudos.
"Só existem dois dias do ano que nada pode ser
feito. Um se chama ontem e o outro amanhã.
Portanto hoje é o dia para amar, acreditar, fazer
e realmente viver."
Dalai Lama
SANTOS, R. S. Conservação de energia: uma ferramenta para analisar o
aproveitamento de energia solar em instalações residenciais. 2008. 118 f.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia do
Campus de Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2008.
RESUMO
No Brasil, devido ao forte crescimento da demanda de energia elétrica nas últimas
décadas e com a necessidade de atender a esta procura, torna-se indispensável a
inclusão no sistema elétrico brasileiro de programas de eficiência energética e a
utilização de fontes alternativas de energia, pois com a construção de novas
hidrelétricas e termoelétricas para atender o consumidor, ocorre inundações de grandes
áreas e diminuição da emissão de gases para a atmosfera, o que causa fortes impactos
ambientais. O uso de fontes alternativas também diminui a dependência do Brasil de
combustíveis fósseis, pois futuramente ocorrerá o esgotamento de reservas naturais no
país, tendo a necessidade de importar energia, o que elevará os preços das tarifas de
energia elétrica. Para que haja a conservação de energia proveniente de fontes
tradicionais e incentivar a implantação de energia solar no sistema elétrico brasileiro,
desenvolveu-se um programa que analisa a viabilidade técnico-econômica de inclusão
do sistema fotovoltaico e fototérmico ao sistema tradicional de distribuição de energia
nas diversas regiões do Brasil em residências, pois é o setor que possui um maior
potencial de economia de energia. O programa é uma ferramenta de fácil manuseio, de
acesso rápido que permitem tomadas de decisões rápidas e seguras quanto à
implantação de energia solar por parte do consumidor, além de fornecer em qual
região é mais viável essa implantação.
PALAVRAS-CHAVE: Energia solar, eficiência energética, conservação de energia
SANTOS, R. S. Energy Conservation at Residential Installations: Efficient
Alternatives and their Impacts in Electrical Supply System. 2008. 118 f.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia do
Campus de Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2008.
ABSTRACT
In Brazil, due to a solid increasing in electrical energy demand at the last decades
and due to the need to comply with this demand, became essential the inclusion of
energetic efficiency programs and use of alternative energy resources in the Brazilian
electrical supply system. However, the new hydro and thermo electrical power plants
construction to attend the consumer cause strong environmental impacts, since they
need big flooded lakes and eliminate theirs pollutants in the atmosphere, respectively.
Moreover, the use of alternative energy resources decreases Brazil dependency of
fossil fuels, besides it prevents the breakdown of the natural reserves and the need of
energy importation, what would increase the charge for the electrical energy. To the
energy conservation provided by traditional resources and to encourage the
implementation of a solar energy based system in Brazil, it was developed a software
that analyzes technical and economic feasibility of the photovoltaic and
photothermical systems introduction in the traditional supply system on the several
regions of Brazil to residential use, because this is a sector that has an elevated
potential of energy saving. The software has a friendly interface, with quick access
that allows the user to take quick and safe decisions, regarding to the solar energy
implementation by consumers, and evaluate which area of the country is the most
interesting to the implementation.
Key-Words: Solar energy, energy efficiency, energy conservation.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Matriz energética brasileira. Fonte: Pereira, 2006........................................20
Figura 2 - Matriz de energia elétrica. Fonte: Pereira, 2006...........................................21
Figura 3 - Integração eletroenergética no Brasil. Fonte: ONS, 2008............................24
Figura 4 - As principais instituições do modelo do setor elétrico. Fonte: ONS, 2008..25
Figura 5 - Selo PROCEL. Fonte: PROCEL, 2007 ........................................................30
Figura 6 - Etiqueta e Selo CONPET. Fonte: CONPET, 2007.......................................31
Figura 7 - Ilustração de uma termoelétrica....................................................................32
Figura 8 - Ilustração de uma hidrelétrica.......................................................................33
Figura 9 - Tarifas residenciais vigentes de 28/12/2007 até 27/12/2008. Fonte: ANEEL,
2008
...............................................................................................................................36
Figura 10 - Energia solar => sistema fotovoltaico + sistema fototérmico....................38
Figura 11 - Dados das coordenadas das regiões do Brasil............................................40
Figura 12 - Radiação solar média..................................................................................40
Figura 13 - Quantidade de pessoas por família. Fonte: IBGE, 2006. ...........................41
Figura 14 - Componentes do sistema fototérmico.........................................................42
Figura 15 - Ilustração dos componentes do coletor solar..............................................43
Figura 16 - Dimensionamento fototérmico ...................................................................44
Figura 17 - Componentes do sistema fotovoltaico........................................................45
Figura 18 - Componentes do sistema fotovoltaico........................................................46
Figura 19 - Dimensionamento fotovoltaico...................................................................48
Figura 20 - Tela do Enterprise Manager mostrando os bancos de dados e as tabelas.
Fonte: DI SANTO, 2006
...............................................................................................50
Figura 21 - Tela do Query Analyser. Fonte: DI SANTO, 2006....................................50
Figura 22 - Fluxograma simplificado do programa para análise da implantação da
energia solar
...................................................................................................................52
Figura 23 - Tela principal do software..........................................................................52
Figura 24 - Localidade, tipo de cálculo e tensões do sistema .......................................53
Figura 25 - Entrada no programa para o aquecimento de água.....................................54
Figura 26 - Entrada no programa para o efeito fotovoltaico.........................................55
Figura 27 - Ilustração do relatório do aquecimento de água.........................................56
Figura 28 - Ilustração do relatório do efeito fotovoltaico .............................................56
Figura 29 - Consumo setorial de eletricidade. Fonte: PROCEL, 2008.........................59
Figura 30 - Ilustração de uma residência de baixa renda ..............................................60
Figura 31 - Temperatura média de cada estado.............................................................61
Figura 32 - Potência mínima do chuveiro elétrico........................................................63
Figura 33 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região Norte.
Fonte: Procel, 2008
........................................................................................................65
Figura 34 - Curva de carga diária média na Região Norte. Fonte: Procel, 2008 ..........65
Figura 35 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região
Nordeste. Fonte: Procel, 2008
.......................................................................................66
Figura 36 - Curva de carga diária média na Região Nordeste. Fonte: Procel, 2008.....66
Figura 37 – Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região
Centro-Oeste. Fonte: Procel, 2008 ................................................................................67
Figura 38 - Curva de carga diária média na Região Centro-Oeste. Fonte: Procel, 2008
.......................................................................................................................................67
Figura 39 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região
Sudeste. Fonte: Procel, 2008
.........................................................................................68
Figura 40 - Curva de carga diária média na Região Sudeste. Fonte: Procel, 2008.......68
Figura 41 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região Sul.
Fonte: Procel, 2008
........................................................................................................69
Figura 42 - Curva de carga diária média na Região Sul. Fonte: Procel, 2008..............69
Figura 43 - Cargas elétricas e suas potências................................................................69
Figura 44 - Equipamentos abastecidos pela energia solar.............................................70
Figura 45 - Posse média de eletrodomésticos ...............................................................70
Figura 46 - Consumo total da energia elétrica antes da implantação da energia solar
por residência
.................................................................................................................72
Figura 47 - Custo total da energia consumida antes da implantação da energia solar por
residência
.......................................................................................................................72
Figura 48 - Consumo total da energia elétrica descartada por residência.....................74
Figura 49 - Custo total da energia elétrica descartada por residência...........................75
Figura 50 - Quantidade de domicílios com renda de até 1 salário mínimo. Fonte:
IBGE, 2006
....................................................................................................................76
Figura 51 - Consumo total da energia elétrica descartada por estado...........................76
Figura 52 - Consumo total da energia elétrica antes da implantação da energia solar
por residência
.................................................................................................................78
Figura 53 - Custo total da energia elétrica antes da implantação da energia solar por
residência
.......................................................................................................................78
Figura 54 - Custo com a implantação do sistema fototérmico......................................80
Figura 55 - Custo com a implantação do sistema fotovoltaico .....................................81
Figura 56 - Tempo de retorno para o sistema fototérmico............................................83
Figura 57 - Tempo de retorno para o sistema fototérmico............................................83
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
AC Corrente Alternada
ACL Ambiente de Contratação Livre
ACR Ambiente de Contratação Regulada
AES TIETÊ AES Tietê S/A
AES-SUL Aes Sul Distribuidora Gaúcha de energia S/A
AMPLA Ampla Energia e Serviços S/A
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica
ANP Agência Nacional do Petróleo
a-Si Silício Amorfo Hidrogenado
BANDEIRANTE Bandeirante Energia S/A
BOA VISTA Boa Vista Energia S/A
CAIUÁ Caiuá Distribuição de Energia S/A
CCEE Câmara de Comercialização de Energia Elétrica
cdTe Telureto de Cádmio
CEA Companhia de Eletricidade do Amapá
CEAL Companhia Energética de Alagoas
CEAM Companhia Energética do Amazonas
CEB Companhia Energética de Brasília
CEEE Companhia Estadual de Energia Elétrica
CELB Companhia Energética da Borborema
CELESC Centrais Elétricas Santa Catarina S/A
CELG Companhia Energética de Goiás
CELPA Centrais Elétricas do Pará S/A
CELPE Companhia Energética de Pernambuco
CELTINS Companhia de Energia Elétrica do Estado do Tocantins
CEMAR Companhia Energética do Maranhão
CEMAT Centrais Elétricas Matogrossenses S/A (interligado)
CEMIG - GT CEMIG Geração e Transmissão S/A
CEMIG-D CEMIG Distribuição S/A
CENF Companhia de Eletricidade Nova Friburgo
CENSOLAR Centro de Estudos de La Energia Solar
CEPEL Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
CEPISA Companhia Energética do Piauí
CER Companhia Energética de Roraima
CERJ Companhia de Eletricidade do Rio de Janeiro
CERON Centrais Elétricas de Rondônia S/A
CESP Companhia Energética de São Paulo
CFLCL Companhia Força e Luz Cataguazes-Leopoldina
CFLO Companhia Força e Luz do Oeste
CH
4
Gás Metano
CHESF Companhia Hidrelétrica do São Francisco
CHESP Companhia Hidroelétrica São Patrício
CJE Companhia Jaguari de Energia
CLFM Companhia Luz e Força Mococa
CLFSC Companhia Luz e Força Santa Cruz
CMO Custo Marginal de Operação
CNEE Companhia Nacional de Energia Elétrica
CNPE Conselho Nacional de Política Energética
CO Óxido de Carbono
CO
2
Dióxido de Carbono
COCEL Companhia Campolarguense de Energia
COELBA Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia
COELCE Companhia Energética do Ceará
COFINS Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social
COOPERALIANÇA Cooperativa Aliança
COPEL-DIS Copel Distribuição S/A
COPEL-GER Copel Geração S/A
COPPE-UFRJ
Coordenação dos Programas de Pós-Graduação de Engenharia da
Universidade Federal do Rio de Janeiro
COSERN Companhia Energética do Rio Grande do Norte
CPEE Companhia Paulista de Energia Elétrica
CPFL-PAULISTA Companhia Paulista de Força e Luz
CPFL-PIRATININGA Companhia Piratininga de Força e Luz
CPTEC Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos
CRESESB
Centro de Referência para as Energias Solar e Eólica Sérgio de
Salvo Brito
c-Si Silício Cristalino
CSPE Companhia Sul Paulista de Energia
CTEBEL Tractebel Energia S/ATRA
DC Corrente Contínua
DEMEI Departamento Municipal de Energia de Ijuí
DMEPC Departamento Municipal de Eletricidade de Poços de Caldas
DTE Departamento de Tecnologias Especiais
DUKE Duke Energy International, Geração Paranapanema S/A.Duke
EEB Empresa Elétrica Bragantina S/A
EEVP Empresa de Eletricidade Vale Paranapanema S/A
EFLJC Empresa Força e Luz João Cesa LTDA
EFLUL Empresa Força e Luz Urussanga LTDA
ELEKTRO Elektro Eletricidade e Serviços S/A
ELETROACRE Companhia de Eletricidade do Acre
ELETROCAR Centrais Elétricas de Carazinho S/A
ELETRONORTE Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A
ELETROPAULO Eletropaulo Metropolitana Eletricidade de São Paulo
ELFSM Empresa Luz e Força Santa Maria S/A
ENERGIPE Empresa Energética de Sergipe S/A
EPE Empresa de Pesquisa Energética
ERNESUL Empresa Energética de Mato Grosso do Sul S/A (interligado)
ESCELSA Espírito Santo Centrais Elétricas S/A
FORCEL Força e Luz Coronel Vivida LTDA
FURNAS Furnas Centrais Elétricas S/A
GCPS Grupo Coordenador do Planejamento dos Sistemas Elétricos
GEE Gás de Efeito Estufa
GLP Gás Liquefeito de Petróleo
GWP Global Warming Potencial
HFC Gás Hidrofluorocarbono
HIDROPAN Hidroelétrica Panambi S/A
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ICMS
Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Prestação de
Serviços
IENERGIA Iguaçu Distribuidora de Energia Elétrica LTDA
INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
IPCC Intergovernamental Panel on Climate Change
ITAIPU Itaipu Binacional
JARI Jari Celulose S/A
LIGHT Light Serviços e Eletricidade S/A
MAE Mercado Atacadista de Energia
MANAUS ENERGIA Manaus Energia S/A
MDL Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
MMA Ministério do Meio Ambiente
MME Ministério de Minas e Energia
MNP Agência de Avaliação Ambiental da Holanda
MUX-ENERGIA Muxfeldt Marin & CIA LTDA
NO
X
Óxidos de Nitrogênio
OCDE Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico
ONS Operador Nacional de Sistema
PASEP Programa de Formação do Patrimônio do Servidor Público
PIS Programa de Integração Social
PLD Preço de Liquidação das Diferenças
PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
PRODEEM
Programa para o Desenvolvimento da Energia nos Estados e
Municípios
PVC Poli Cloreto de Vinila
RAD Rapid Application Development
RGE Rio Grande de Energia S/A
SAELPA Saelpa S/A de Eletrificação da Paraíba
SEB Sistema Elétrico Brasileiro
SIN Sistema Interligado Nacional
SULGIPE Companhia Sul Sergipana de Eletricidade
T&D Transmissão e Distribuição
TR Taxa Referencial de Juros
UHENPAL Usina Hidro Elétrica Nova Palma LTDA
UNFCCC
Convenção-Quadro das
Nações Unidas sobre a Mudança
Climática
LISTA DE SÍMBOLOS
Q
Quantidade de calor
kcal
R
Radiação solar
diam
kcal
⋅
2
m
Massa de água
kglitro 11 =
n
Rendimento do coletor solar
%
c
Calor específico da água
Ckg
kcal
o
1
i
t
Temperatura inicial
C
o
f
t
Temperatura final
C
o
S
Área total do coletor solar
2
m
P
Potência
kW
•
m
Vazão de água aquecida
s
l
t∆
Diferença de temperatura entre água fria e água do banho
C
o
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................20
1.1 MOTIVAÇÃO.........................................................................................................22
1.2 OBJETIVO..............................................................................................................22
2 O SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO..............................................................23
2.1 O ATUAL SISTEMA ELÉTRICO.........................................................................23
2.2 MODELO DO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO...............................................25
2.2.1 Agentes Institucionais ........................................................................................25
2.2.2 Agentes Atuantes................................................................................................26
2.2.3 Aspectos Regulatórios........................................................................................26
2.2.4 Principais Encargos Setoriais............................................................................27
2.2.5 O Novo Modelo do Setor Elétrico.....................................................................27
2.3 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA.................................................................................28
2.3.1 PROCEL..............................................................................................................29
2.3.2 CONPET..............................................................................................................30
2.4 O IMPACTO AMBIENTAL...................................................................................31
2.4.1 Termoelétricas ....................................................................................................31
2.4.2 Hidrelétricas........................................................................................................32
2.4.3 O Aquecimento Global.......................................................................................33
3 A TARIFA DE ENERGIA ELÉTRICA NAS RESIDÊNCIAS...........................35
4 ENERGIA SOLAR...................................................................................................37
4.1 DETERMINAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR NAS DIVERSAS REGIÕES DO
BRASIL
.........................................................................................................................39
4.2 QUANTIDADE MÉDIA DE PESSOAS RESIDENTES EM DOMICÍLIOS NAS
DIVERSAS REGIÕES DO BRASIL
............................................................................41
4.3 ENERGIA SOLAR FOTOTÉRMICA....................................................................41
4.3.1 Metodologia para o dimensionamento do sistema fototérmico......................44
4.4 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA .................................................................45
4.4.1 Metodologia para o dimensionamento do sistema fotovoltaico .....................48
5 DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE PARA O ESTUDO DE
VIABILIDADE
............................................................................................................49
5.1 FERRAMENTAS DE PROGRAMAÇÃO.............................................................49
5.2 FUNCIONAMENTO DO PROGRAMA DESENVOLVIDO ...............................51
5.3 SALVANDO E ABRINDO RELATÓRIOS ..........................................................56
5.3.1 Salvando relatórios.............................................................................................56
5.3.2 Abrindo relatórios..............................................................................................57
5.4 INSERÇÃO, EXCLUSÃO E LISTAGEM DOS DADOS NAS TABELAS DO
SOFTWARE
..................................................................................................................57
5.4.1 Inserção de dados ...............................................................................................57
5.4.2 Exclusão de dados...............................................................................................57
5.4.3 Listagem dos dados.............................................................................................58
6 MODELO RESIDENCIAL.....................................................................................59
6.1 TENSÕES DO SISTEMA.......................................................................................60
6.2 TEMPERATURA DE ENTRADA E SAÍDA DO SISTEMA DE
AQUECIMENTO DA ÁGUA
......................................................................................61
6.3 POTÊNCIA DO CHUVEIRO ELÉTRICO E TEMPO DE BANHO.....................62
6.4 ESCOLHA DO TUBO E SEU COMPRIMENTO .................................................64
6.5 TAXA DE JUROS ..................................................................................................64
6.6 PARTICIPAÇÃO DE ELETRODOMÉSTICOS NAS DIVERSAS REGIÕES DO
BRASIL
.........................................................................................................................64
6.6.1 Região Norte........................................................................................................64
6.6.2 Região Nordeste..................................................................................................65
6.6.3 Região Centro-Oeste ..........................................................................................66
6.6.4 Região Sudeste....................................................................................................67
6.6.5 Região Sul............................................................................................................68
6.7 CARGAS RESIDENCIAIS.....................................................................................69
7 ANÁLISE COMPARATIVA DE VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÔMICA
DE IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR NAS DIVERSAS REGIÕES DO
BRASIL
........................................................................................................................71
7.1 CONSUMO E CUSTO MENSAL DA ENERGIA ELÉTRICA ANTES DA
IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR
..................................................................71
7.2 CONSUMO E CUSTO MENSAL DA ENERGIA ELÉTRICA DESCARTADOS
COM A IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR
....................................................73
7.3 CONSUMO E CUSTO MENSAL DA ENERGIA ELÉTRICA APÓS A
IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR
..................................................................77
7.4 CUSTOS COM EQUIPAMENTOS REFERENTES À IMPLANTAÇÃO DO
SISTEMA FOTOTÉRMICO E DO SISTEMA FOTOVOLTAICO
............................79
7.5 ENERGIA ECONOMIZADA E CRÉDITOS DE CARBONO..............................82
8 CONCLUSÃO...........................................................................................................84
REFERÊNCIAS ..........................................................................................................86
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA............................................................................89
APÊNDICE A – RELATÓRIOS GERADOS COM O USO DO PROGRAMA
DESENVOLVIDO
.......................................................................................................91
20
1 INTRODUÇÃO
A energia é um item fundamental para a integração do homem ao
desenvolvimento, colaborando com o crescimento econômico, com a qualidade de
vida e com o bem estar.
A geração de energia atual passou a ter dificuldades para acompanhar o
crescimento do consumo de energia elétrica, ocasionando a necessidade de
investimentos em outras fontes geradoras de energia, ou seja, mudança no paradigma
do desenvolvimento energético.
A necessidade de atender a demanda futura de energia elétrica, objetivo do
planejamento da expansão de geração em longo prazo, e a limitação dos investimentos
no setor, surge a necessidade de incluir no Brasil, os programas de eficiência
energética e a utilização de fontes alternativas, menos poluentes, renováveis e que
produzam pouco impacto ambiental.
A matriz energética brasileira se baseia no consumo de petróleo, conforme
Figura 1. No país já existem programas de incentivo para a adoção de queima de
biomassa, pois a queima de combustíveis fósseis contribui com o efeito estufa (Pereira,
2007).
A principal fonte geradora de energia elétrica são as usinas hidrelétricas,
conforme Figura 2, causadoras de fortes impactos ambientais, podendo ser citados o
alagamento de grandes áreas cultiváveis e emissão de gás de efeito estufa (Pereira,
2007).
Figura 1 - Matriz energética brasileira. Fonte: Pereira, 2006.
21
Figura 2 - Matriz de energia elétrica. Fonte: Pereira, 2006.
Diante dos pontos negativos do atual cenário energético brasileiro, torna-se ainda
mais interessante a implantação de fontes alternativas de energia.
A energia nuclear e a eólica, são consideradas energias limpas, porém a nuclear
não é bem aceita devido aos riscos associados e ao problema do armazenamento dos
rejeitos radioativos gerados; e a energia eólica no país ainda é bem questionável, pois
grande parte do território brasileiro não apresenta condição de vento adequada para
geração de eletricidade (Pereira, 2007).
Uma solução ideal para o país é a utilização da energia solar, pois o índice de
radiação solar favorece esta implantação em qualquer parte do território, além de
contribuir com o planejamento a longo prazo da expansão de geração de energia.
Devido a grande extensão territorial do Brasil, fatores geográficos, climáticos,
sociais e econômicos variam em cada região do país, diversificando a viabilidade da
implantação da energia solar.
Os altos custos de investimento inicial para a implantação da energia solar
podem ser compensados pelos benefícios resultantes da economia de recursos
investidos nas fontes tradicionais para atender à expansão da geração, pelos benefícios
ambientais, traduzidos em valores econômicos e pela venda da energia excedente nos
horários fora de consumo das residências para as concessionárias de energia, na forma
de produtores independentes, principalmente, quando se leva em consideração que os
combustíveis fósseis têm tempo de vida limitado e que, o que hoje é “alternativa”,
amanhã se torna padrão à medida que as fontes atuais se tornam caras e escassas.
22
1.1 MOTIVAÇÃO
Devido à necessidade de conservação de energia para atender a demanda futura
de energia, a utilização de programas de eficiência energética e de fontes alternativas
de energia está sendo considerada como elemento básico para o desenvolvimento
sustentável que se quer o país.
A partir deste fato, torna-se atrativo a implantação da energia solar nas diversas
regiões do país, levando em conta não apenas seus custos e as demandas dos
consumidores, mas também os impactos sócio-culturais e ambientais de sua utilização.
1.2 OBJETIVO
O objetivo dessa dissertação é o aproveitamento da energia solar visando a
redução dos investimentos no sistema elétrico convencional e dos custos ambientais
através da análise da viabilidade técnico-econômica da implantação da energia solar
em residências de população de baixa renda nas diversas regiões do Brasil, com o
apoio do programa computacional desenvolvido em ambiente Windows, utilizando a
linguagem Delphi e Microsoft SQL.
23
2 O SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO
2.1 O ATUAL SISTEMA ELÉTRICO
O Sistema Interligado Brasileiro (SIN) é constituído pelas instalações
responsáveis pelo suprimento de energia elétrica a todos os sistemas regionais do país,
interligados eletricamente. Compõe-se de um sistema hidrotérmico, com forte
predominância de usinas hidrelétricas, geralmente localizadas longe dos centros de
carga, e por extensa malha de transmissão, que abrange as empresas das regiões
geoelétricas Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte (ONS,
2008).
A malha de transmissão, que interliga as diferentes bacias hidrográficas,
possibilita a transferência de energia dos centros de produção para os centros de
consumo – metrópoles e zonas industriais –, permitindo a exploração de suas
complementaridades (ONS, 2008).
O SIN é constituído por quatro subsistemas: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste
e Norte.
A capacidade instalada de geração do SIN é composta, principalmente, por
usinas hidroelétricas distribuídas em doze bacias hidrográficas nas diferentes regiões
do país. Essas bacias, integradas aos sistemas de transmissão, possibilitam o
suprimento do mercado consumidor, como se pode ver na Figura 3. Naturalmente, essa
capacidade está em constante evolução, o que pode alterar a distribuição de bacias e
usinas, com suas interligações, aqui apresentada. As usinas térmicas, muitas vezes
localizadas nas proximidades dos centros de carga, desempenham papel estratégico
relevante, pois contribuem para a segurança do SIN. Em períodos de condições
hidrológicas desfavoráveis, as usinas térmicas são despachadas, permitindo o
armazenamento de água nos reservatórios das usinas hidrelétricas, para assegurar o
atendimento futuro (ONS, 2008).
A coordenação da operação do SIN está embasada na interdependência operativa
entre as usinas, na interconexão dos sistemas elétricos e na integração dos recursos de
geração e transmissão (ONS, 2008).
24
A interdependência operativa resulta do aproveitamento conjunto dos recursos
hidroelétricos, por meio da construção e da operação de usinas e reservatórios
localizados em cascata em várias bacias hidrográficas. Dessa forma, a operação de
determinada usina não só depende das vazões liberadas a montante por outras usinas –
eventualmente pertencentes a outras empresas – como também afeta as usinas a
jusante (ONS, 2008).
A interconexão dos sistemas elétricos, através da malha de transmissão, propicia
a transferência de energia entre subsistemas, permite a obtenção de ganhos sinérgicos
– com o uso ótimo dos recursos hidrológicos e o despacho ótimo hidrotérmico – e
explora a diversidade de regime hidrológico das bacias. A integração dos recursos de
geração e transmissão permite o atendimento ao mercado com segurança e
economicidade (ONS, 2008).
Figura 3 - Integração eletroenergética no Brasil. Fonte: ONS, 2008
25
2.2 MODELO DO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO
O modelo do setor elétrico brasileiro, que institucionaliza e define
responsabilidades entre as entidades da atual estrutura está ilustrado na Figura 4:
Figura 4 - As principais instituições do modelo do setor elétrico. Fonte: ONS, 2008
2.2.1 Agentes Institucionais
As agentes institucionais estão apresentados a seguir (EPE, 2008):
• Conselho Nacional de Política Energética (CNPE): entidade que define a
política energética nacional, cuja responsabilidade é garantir estruturalmente o
suprimento.
• Ministério de Minas e Energia (MME): é o órgão do Governo Federal
responsável pela política energética do País (geologia, recursos minerais e
energéticos). Cabe a ele planejar, administrar e criar leis dessa natureza, bem
como supervisionar e controlar a execução dessas políticas com vistas ao
desenvolvimento energético nacional.
• Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL): tem por objetivo regular e
fiscalizar a geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia
elétrica no Brasil. Por isso, cabe a ANEEL expedir contratos de concessão e
26
autorizações para a exploração do Setor, bem como fiscalizar o serviço prestado,
garantindo a qualidade do mesmo e o cumprimento dos direitos do consumidor.
• Operador Nacional do Sistema (ONS): é uma associação civil e privada que
controla a operação das instalações de produção de energia elétrica do Sistema
Interligado Nacional (SIN), garantindo a continuidade, qualidade e
economicidade do suprimento de energia elétrica.
• Empresa de Pesquisa Energética (EPE) - Novo Modelo: responsável por
projetar a expansão dos sistemas de geração e transmissão, tendo como principal
subsídio o planejamento de mercado, feito pelas distribuidoras.
• Comitê de Monitoramento do Sistema Elétrico (CMSE) - Novo Modelo:
tem a função de acompanhar e avaliar, permanentemente, a continuidade e a
segurança do suprimento eletro-energético em todo o território nacional.
• Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) - Novo Modelo:
órgão responsável por administrar a comercialização e a contratação de energia,
substituindo o MAE - Mercado Atacadista de Energia Elétrica.
2.2.2 Agentes Atuantes
Os agentes atuantes, privados ou estatais, são: os concessionários de serviços
públicos de distribuição de energia elétrica; as permissionárias, a exemplo das
cooperativas de eletrificação rural; os concessionários de geração e, ainda, os
produtores independentes e os autoprodutores; os comercializadores; e, por fim, os
consumidores livres e os cativos (EPE, 2008).
2.2.3 Aspectos Regulatórios
Atualmente, todas as concessionárias têm assinado junto à Agência Nacional de
Energia Elétrica (ANEEL) o Contrato de Concessão para distribuição ou geração de
energia elétrica, no qual estão definidas as respectivas áreas de atuação ou
características dos empreendimentos hídricos ou térmicos, bem como os direitos,
deveres e obrigações legais junto ao Poder Concedente, à ANEEL, à outras instituições
legais, e em relação aos clientes livres ou cativos. Os Contratos de Concessão para
27
distribuição prevêem reajustes anuais da tarifa, além da Revisão Tarifária Periódica,
que ocorre a cada quatro anos (EPE, 2008).
As condições gerais de fornecimento de energia elétrica das concessionárias de
serviço público de distribuição, junto aos seus consumidores cativos e livres, são
estabelecidas pela Resolução nº 456, de 29 de novembro de 2000, que trata das
estruturas tarifárias convencionais e diferenciadas, dos pedidos de fornecimento, nível
de tensão, ponto de entrega, da unidade consumidora, da classificação e cadastro, dos
contratos, faturamento e outros relacionados ao atendimento (EPE, 2008).
2.2.4 Principais Encargos Setoriais
Os principais encargos setoriais estão apresentados a seguir (EPE, 2008):
• RGR - Reserva Global de Reversão: criada com a finalidade de prover
recursos para reversão, encampação, expansão e melhoria dos serviços públicos
de energia elétrica.
• CCC - Conta de Consumo de Combustíveis: subsidia a tarifa paga pelos
consumidores que utilizam a energia produzida por usinas termelétricas movidas
a óleo diesel ou óleo combustível.
• CDE - Conta de Desenvolvimento Energético: financia as fontes renováveis
de energia e a universalização do serviço de eletricidade, ou seja, a
obrigatoriedade das concessionárias de distribuição em fornecer energia à
totalidade da população de suas respectivas áreas de atuação, conforme prazos e
programas aprovados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
2.2.5 O Novo Modelo do Setor Elétrico
Em 15 de março de 2004, por meio da Lei nº 10.848, mudanças relevantes foram
instituídas, caracterizando o novo modelo do Setor Elétrico, cujos principais aspectos
são (EPE, 2008):
• A licitação pública de projetos de geração incluirá a oferta de energia referente
a novos empreendimentos e à geração existente;
28
• Operação centralizada, coordenada pelo ONS;
• A comercialização de energia elétrica pelas concessionárias de distribuição é
permitida somente no ambiente de contratação regulada;
• Geradores, produtores independentes e comercializadores atuam no ambiente de
contratação regulada e livre (ACR e ACL), por meio da Câmara de
Comercialização de Energia Elétrica (CCEE);
• Criação de novos agentes institucionais: Empresa de Pesquisa Energética
(EPE), Comitê de Monitoramento do Sistema Elétrico (CMSE) e Câmara de
Comercialização de Energia Elétrica (CCEE);
• Obrigatoriedade em desverticalizar da distribuição as atividades de geração e
transmissão, além do descruzamento societário, isto é, a distribuidora não pode
ter participação em outras empresas.
2.3 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Eficiência energética é o conjunto de práticas e políticas que tem o objetivo de
reduzir os custos com a energia e/ou aumentar a quantidade de energia oferecida sem
alteração da geração (RIBEIRO, 2005):
• Planejamento Integrado dos Recursos: são práticas que subsidiam os
planejadores e reguladores de energia a avaliar os custos e benefícios sob as
óticas de oferta (geração e distribuição) e demanda (consumidor final), de forma
a que a energia utilizada pelo sistema seja a de menor custo financeiro e
ambiental;
• Eficiência na Geração, Transmissão e Distribuição: são práticas e
tecnologias que estimulam a eficiência em toda a eletricidade que é gerada até a
entrega dos consumidores finais. Esta categoria inclui co-geração e turbinas de
queima de gás natural e outras tecnologias capazes de disponibilizar maior
quantidade de energia elétrica em plantas já existentes.
• Eficiência no Uso Final: são tecnologias e práticas que estimulam a eficiência
energética no nível do consumidor final. Essa categoria inclui praticamente todos
29
os empregos de eletricidade e tecnologia caloríficas existentes tais como motores,
iluminação, aquecimento, ventilação, condicionamento de ar, entre outros.
Também incluem tecnologias que propiciem a conservação e o melhor uso da
energia, tais como geradores de energia solar e aparelhos de controle do consumo
de energia.
Os maiores avanços verificados nas atividades de eficiência energética no Brasil
são tributáveis ao PROCEL (em 1985 e reformulado nos anos 90), na área de energia
elétrica, e ao CONPET (1991), no setor de petróleo, programas nacionais que foram
implementados pela ELETROBRÁS e PETROBRÁS, respectivamente as empresas
públicas a que estão vinculados, sob coordenação da política energética que é da
competência do Ministério de Minas e Energia (RIBEIRO, 2005).
2.3.1 PROCEL
O PROCEL, Programa de Conservação de Energia Elétrica, foi criado pelo
Ministério de Minas e Energia (MME), em 1985, e executado pela Eletrobrás. O
principal objetivo desse programa é promover a racionalização da produção e do
consumo de energia elétrica, para que se eliminem os desperdícios e se reduzam os
custos e os investimentos setoriais (PROCEL, 2007).
O programa estabelece metas de redução de conservação de energia que são
consideradas no planejamento do setor elétrico, dimensionando as necessidades de
expansão da oferta de energia e da transmissão (PROCEL, 2007).
O SELO PROCEL DE ECONOMIA DE ENERGIA ou simplesmente Selo
Procel,, ilustrado na Figura 5, foi instituído por
Decreto Presidencial em 8 de
dezembro de 1993
. É um produto desenvolvido e concedido pelo Programa Nacional
de Conservação de Energia Elétrica - Procel, coordenado pelo Ministério de Minas e
Energia – MME, com sua Secretaria-Executiva mantida pelas Centrais Elétricas
Brasileiras S.A – Eletrobrás (PROCEL, 2007).
O Selo Procel tem por objetivo orientar o consumidor no ato da compra,
indicando os produtos que apresentam os melhores níveis de eficiência energética
30
dentro de cada categoria, proporcionando assim economia na sua conta de energia
elétrica. Também estimula a fabricação e a comercialização de produtos mais
eficientes, contribuindo para o desenvolvimento tecnológico e a preservação do meio
ambiente (PROCEL, 2007).
Figura 5 - Selo PROCEL. Fonte: PROCEL, 2007
2.3.2 CONPET
O CONPET é um Programa do Ministério de Minas e Energia coordenado por
representantes de órgãos do Governo Federal e da iniciativa privada (Grupo
Coordenador do CONPET). Cabe à Petrobras fornecer recursos técnicos,
administrativos e financeiros ao Programa. A Gerência Executiva de Desenvolvimento
Energético/Suporte ao CONPET é o órgão da Companhia que exerce a função de
Secretaria Executiva do CONPET, sendo responsável por elaborar projetos,
operacionalizar as estratégias, promover a articulação institucional e divulgar as ações
do Programa. Esta Gerência é ligada ao diretor da área de Gás e Energia que,
conforme decreto presidencial é o Secretário-Executivo do CONPET (CONPET,
2007).
O CONPET foi instituído por decreto federal em 1991, como Programa Nacional
da Racionalização do Uso dos Derivados do Petróleo e do Gás Natural. Seu principal
objetivo é incentivar o uso eficiente destas fontes de energia não renováveis no
transporte, nas residências, no comércio, na indústria e na agropecuária. Para ser
implementado, seguiu as mesmas diretrizes do PROCEL - Programa Nacional de
Conservação de Energia Elétrica e, assim como este, é conduzido pelo Ministério de
Minas e Energia (CONPET, 2007).
O programa, com o apoio da Petrobrás, estabelece convênios de cooperação
técnica e parcerias com órgãos governamentais, não-governamentais, representantes de
31
entidades ligadas ao tema e também organiza e promove projetos. As ações do
programa para racionalização do uso dos derivados do petróleo e do gás natural
contribuem na articulação de estratégias econômicas, ambientais e institucionais
(CONPET, 2007).
A etiqueta do PBE, Programa Brasileiro de Etiquetagem contém além da
classificação do produto quanto à eficiência energética, outras informações como
marca e modelo, valor do consumo de energia (eletricidade ou gás) ou do rendimento
energético (%), e algumas especificações técnicas. Para aparelhos domésticos a gás é
concedido o Selo CONPET, selo de eficiência energética, conforme Figura 6
(CONPET, 2007).
Figura 6 - Etiqueta e Selo CONPET. Fonte: CONPET, 2007
2.4 O IMPACTO AMBIENTAL
Para se manter uma sociedade baseada na utilização de energia, não podemos
apenas pensar nos altos investimentos necessários e nem mesmo nas reservas quase
inexistentes de combustíveis fósseis, mas também no impacto ambiental que os
empreendimentos de geração de energia podem ocasionar.
2.4.1 Termoelétricas
Os impactos em relação ao meio ambiente provocados pelas termoelétricas,
ilustração na Figura 7, estão descritos a seguir:
• Emissão de Gases: as emissões de uma unidade termoelétrica afetam
diretamente ao homem e a todo o ecossistema. Entre os gases emitidos destacam-
32
se o CO
2
(dióxido de carbono), CO (monóxido de carbono) e o NO
X
(óxidos de
nitrogênio);
• Água: elemento vital para o funcionamento de uma unidade termoelétrica na
produção de vapor, sistemas de resfriamento, etc., mas também fundamental para
a sobrevivência do homem e de todas as outras espécies animais e vegetais. Sua
captação, utilização e rejeito podem afetar de forma irreversível todo o habitat da
região;
• Ruído: ponto que deve ser cuidadosamente analisado na fase de projeto do
empreendimento, principalmente, quando este se localiza próximo a áreas
urbanas.
• Emissão de Gases: as emissões de uma unidade termoelétrica afetam
diretamente ao homem e a todo o ecossistema. Entre os gases emitidos destacam-
se o CO
2
(dióxido de carbono), CO (monóxido de carbono) e o NO
X
(óxidos de
nitrogênio);
Figura 7 - Ilustração de uma termoelétrica
2.4.2 Hidrelétricas
Os impactos em relação ao meio ambiente provocados pelas hidrelétricas,
ilustração na Figura 8, estão descritos a seguir:
• Reservatórios: a formação de lagos, característicos destes empreendimentos,
afeta a região por mudanças no clima, alagamento de áreas agricultáveis ou de
33
florestas, alterações no lençol freático e na infra-estrutura regional. Estima-se que
a construção de barragens no Brasil já inundou cerca de 35.000 km
2
;
• Impactos Sociais: com a formação do lago é necessário o deslocamento da
população afetada pelo empreendimento, o que acarreta: mudanças de âmbito
social, instalação de uma nova infra-estrutura que atenda de maneira satisfatória
as necessidades e a criação de uma nova base econômica. A área inundada pela
construção de barragens no Brasil já afetou cerca de 1 milhão de pessoas;
• Impactos na Flora e na Fauna: a criação de uma barreira física à procriação
de determinadas espécies de peixes, o deslocamento de espécies da fauna para
locais apropriados, a extinção de uma parcela da flora e até mesmo possíveis
perdas arqueológicas são pontos que devem ser detalhadamente estudados neste
tipo de empreendimento. A geração de dióxido de carbono e metano em
reservatórios, devido principalmente ao apodrecimento de vegetação submersa,
pode gerar impactos globais comparados aos de uma termoelétrica de mesmo
porte.
Figura 8 - Ilustração de uma hidrelétrica
2.4.3 O Aquecimento Global
Atualmente, o mundo está presenciando o aquecimento global, efeito da
conseqüência da liberação em excesso de gases como o gás carbônico (CO
2
). Esse gás
pode ser liberado através das usinas termoelétricas, da queima de combustíveis fósseis
e do desmatamento de florestas.
34
As conseqüências do aquecimento global prejudicam toda forma de vida. Com o
aumento do nível dos oceanos, pode ocorrer, futuramente, a submersão de muitas
cidades litorâneas. O aumento da temperatura provoca a morte de várias espécies
animais e vegetais, desequilibrando vários ecossistemas. Somado ao desmatamento
que vem ocorrendo, principalmente em florestas de países tropicais, a tendência é
aumentar cada vez mais as regiões desérticas em nosso planeta. Esse aumento faz com
que ocorra maior evaporação das águas dos oceanos, potencializando estes tipos de
catástrofes climáticas.
Para reverter os efeitos do aquecimento global é preciso reduzir a quantidade de
carbono lançados na atmosfera em todo mundo. Segundo Suzana Kahn, professora da
COPPE/UFRJ e representante do Brasil no IPCC é possível reduzir as emissões de
gases do efeito estufa até 2030 a níveis até inferiores ao que se tem hoje e isso apenas
com tecnologias já existentes. Para isso deve-se usar menos carvão e petróleo para
gerar energia e mais as fontes alternativas. Menos gasolina e diesel e mais
combustíveis de fontes renováveis, como o álcool. Recuperar solos degradados para o
plantio em lugar de desmatar.
35
3 A TARIFA DE ENERGIA ELÉTRICA NAS RESIDÊNCIAS
Cada consumidor recebe uma conta de energia elétrica fornecida pela sua
empresa distribuidora, na qual consta um valor que corresponde à quantidade de
energia consumida no mês anterior (kWh) multiplicada pela tarifa estabelecida pela
esta empresa (R$/kWh), que corresponde ao preço de um quilowatt consumido em
uma hora. As empresas de energia elétrica prestam serviço na área em que lhe foi dado
autorização para prestar o serviço público de distribuição de energia elétrica (ANEEL,
2008).
A ANEEL estabelece o valor das tarifas de uma maneira justa e garante o
equilíbrio econômico-financeiro da concessionária de distribuição, para que a empresa
ofereça um serviço com qualidade, confiabilidade e continuidade necessárias
(ANEEL, 2008).
As tarifas de energia elétrica são definidas com base em dois componentes
(ANEEL, 2008):
• Demanda de Potência: é medida em kW. É a média da potência elétrica
solicitada pelo consumidor num intervalo de 15 minutos e é faturada pelo maior
valor medido durante o período de fornecimento de trinta dias;
• Consumo de Energia: é medido em kWh ou MWh. É o valor acumulado pelo
uso da potência elétrica em um período de consumo de trinta dias pelo
consumidor.
Neste trabalho, serão abordados os consumidores cativos e pertencentes ao
“Grupo B1” (ANEEL, 2008).
Os consumidores cativos são os que não tem a opção de escolherem os seus
fornecedores de energia, compram energia direta da empresa de distribuição a qual
estão conectados. O “Grupo B1” é composto por unidades consumidoras com tensão
de fornecimento inferior a 2,3kV e classificados como consumidores de baixa renda
(ANEEL, 2008).
36
Os valores da Figura 9 se referem às tarifas homologadas pela ANEEL, expressas
na unidade R$/kWh (reais por quilowatt-hora) e não contemplam tributos e outros
elementos que fazem parte da conta de luz dos consumidores, tais como: ICMS, Taxa
de Iluminação Pública e Encargo de Capacidade Emergencial, cuja cobrança foi
encerrada em 22 de dezembro de 2005. Para as tarifas homologadas a partir de 1º de
Julho de 2005, os valores relativos à cobrança dos tributos PIS/PASEP e COFINS
passaram a ser considerados também em destaque na conta de luz (ANEEL, 2008).
Figura 9 - Tarifas residenciais vigentes de 28/12/2007 até 27/12/2008. Fonte: ANEEL, 2008
O § 5 do Art. 1° da Lei n°10.438 de 26 de abril de 2002 da ANEEL, diz que o
consumo mensal deve estar entre 80 e 220 kWh para se enquadrar na classificação de
Subclasse Residencial de Baixa Renda (ANEEL, 2008).
37
4 ENERGIA SOLAR
No Brasil existem atualmente em torno de seis mil sistemas comunitários de
energia solar em funcionamento, que atendem cerca de 180 mil pessoas. Esse número,
somado aos sistemas individuais e aos sistemas de telecomunicações, representam um
total de 10 MW a 15 MW instalados. Com os novos projetos em andamento, a
quantidade de sistemas comunitários deverá saltar, em curto prazo, para nove mil.
Ainda assim, os números são bem tímidos, sobretudo se comparados aos da Alemanha,
onde a tecnologia tem cerca de 400 MW instalados (CEPEL, 2006).
Segundo Hamilton Moss, pesquisador do Departamento de Tecnologia Especiais
(DTE) do CEPEL e coordenador do CRESESB, o custo para a implantação da energia
solar ainda pode ser considerado alto para os padrões brasileiros. Porém, o valor é
competitivo, pois é inferior ao que seria necessário investir com a distribuição e
transmissão de energia. Estes custos têm diminuído, e é provável que diminuam ainda
mais; porém, a utilização destas fontes poderia ser mais acelerada se os governos de
todos os países investissem mais nesses programas de pesquisa e desenvolvimento.
Assim, gerações futuras poderiam obter benefícios através da utilização de uma
energia limpa e sustentável, de forma a contribuir com a preservação do meio
ambiente (CEPEL, 2006).
A energia solar, além de causar menor dano ambiental, permite a sua utilização
em pequena escala e ainda pode ser instalado próximo ao ponto de consumo, de forma
distribuída, minimizando as perdas que ocorrem na geração centralizada. Uma vez que
a geração convencional é centralizada e distante do ponto de consumo, faz com que o
sistema gere perdas na transmissão e distribuição, aumentando os custos da produção
da energia e causando danos às concessionárias e ao meio ambiente.
Conhecendo a capacidade de um sistema solar tem de gerar energia, esta pode
não apenas servir como uma fonte geradora de energia, mas principalmente como
sistema que aumenta a capacidade da rede elétrica local, diminuindo a dependência
das fontes convencionais de geração e auxiliando na redução da curva de pico em
determinadas regiões.
38
E, segundo Rüther (2004), de acordo com o princípio de sincronicidade, em que
geração e consumo ocorrem simultaneamente; a energia elétrica gerada em alguns
períodos do dia tem um valor maior para a concessionária do que em outros períodos
onde a demanda não é crítica. Desta forma, o sistema solar integrado à edificação e
interligado na rede elétrica pública alivia o sistema de T & D (transmissão e
distribuição) da concessionária elétrica, diminuindo custos na geração de energia e
sobrecarga da rede nos horários de pico (SALAMONI, 2004).
Com a implantação da energia solar conectado a rede de distribuição
convencional, o cliente está consumindo energia de ambas as fontes simultaneamente,
e se o consumo dele for menor do que a energia gerada pelo sistema fotovoltaico e
fototérmico, a energia excedente gerada pode ser injetada à rede de distribuição
convencional (SALAMONI, 2004).
O custo da energia solar ainda é muito elevado, não sendo competitivo com a
geração convencional, devido ao custo do capital individual, que inicialmente é muito
alto. Entretanto, existem casos onde a energia solar integrada à edificação e interligada
à rede elétrica pública, não só pode tornar-se competitiva, como pode representar uma
alternativa mais econômica. A seguir será apresentado o sistema fotovoltaico e
fototérmico, conforme Figura 10.
Figura 10 - Energia solar => sistema fotovoltaico + sistema fototérmico
A energia solar é ecologicamente correta, limpa, inesgotável e gratuita. Com o
uso da energia solar você ajuda a não sobreaquecer o globo terrestre e colabora com o
país na economia de divisas e evitar novos apagões.
39
4.1 DETERMINAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR NAS DIVERSAS REGIÕES
DO BRASIL
Radiação solar é a designação dada à energia radiante emitida pelo
Sol, em
particular aquela que é transmitida sob a forma de
radiação electromagnética. A
radiação solar fornece anualmente para o Brasil cerca de 1,5 x 10
18
kWh/m
2
de energia
(MARINI, 2001)
Para se obter a radiação solar das regiões brasileiras foi utilizado o programa do
SUNDATA. Um programa que se destina ao cálculo da radiação solar média diária
mensal em qualquer ponto do território nacional e constitui-se em uma tentativa do
CRESESB de oferecer uma ferramenta de apoio ao dimensionamento de sistemas
fotovoltaicos. Ela tem sido sistematicamente usada no dimensionamento dos sistemas
das diversas fases do PRODEEM (CRESESB, 2005).
O programa SUNDATA baseia-se no banco de dados CENSOLAR (1993)
contendo valores de radiação média diária mensal no plano horizontal para cerca de
350 pontos no Brasil e em países limítrofes. A busca é feita por meio das coordenadas
geográficas (latitude e longitude) do ponto de interesse. O programa fornece os dados
de radiação solar para as três localidades disponíveis mais próximas do ponto de
interesse. São fornecidos os valores de insolação, em kWh/m
2
.dia, correspondentes às
médias diárias mensais para os 12 meses do ano (CRESESB, 2005).
Como a extensão territorial do Brasil é muito grande, a latitude e longitude são
bastante diferentes nas diversas regiões, obtendo uma variação da radiação solar em
cada localidade.
Devido ao grande tamanho de cada região, o valor das coordenadas de cada
estado obtido é a média de diversos pontos em cada região, como é apresentado na
Figura 11.
40
Figura 11 - Dados das coordenadas das regiões do Brasil
Com os dados das coordenadas das regiões brasileiras e através do programa
SUNDATA, pode-se obter o valor da radiação solar mensal e a radiação solar média
anual de cada, conforme Figura 12.
Figura 12 - Radiação solar média
41
4.2 QUANTIDADE MÉDIA DE PESSOAS RESIDENTES EM DOMICÍLIOS
NAS DIVERSAS REGIÕES DO BRASIL
Para a realização do dimensionamento do sistema fototérmico é necessário o
conhecimento da quantidade de pessoas por família, como é demonstrado na Figura 13
(IBGE, 2006).
Figura 13 - Quantidade de pessoas por família. Fonte: IBGE, 2006.
4.3 ENERGIA SOLAR FOTOTÉRMICA
A energia solar fototérmica está diretamente ligada na quantidade de energia que
um determinado corpo é capaz de absorver, sob a forma de calor, a partir da radiação
solar incidente no mesmo. A utilização dessa forma de energia implica saber captá-la e
armazená-la (LEMOS, 2005).
Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto de
coletores solares e reservatório térmico (boiler), conforme Figura 14.
42
Figura 14 - Componentes do sistema fototérmico
As placas coletoras são responsáveis pela absorção da radiação solar. O calor do
sol, captado pelas placas, é transferido para a água que circula no interior de suas
tubulações de cobre. O reservatório térmico, também conhecido por boiler, é um
recipiente para armazenamento da água aquecida. Desta forma, a água é conservada
aquecida para consumo posterior. A caixa de água fria alimenta o reservatório térmico,
mantendo-o sempre cheio. Em sistemas convencionais, a água circula entre os
coletores e o reservatório térmico através de um sistema natural chamado termossifão.
Nesse sistema, a água dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a
água no reservatório. Assim a água fria “empurra” a água quente gerando a circulação.
Esses sistemas são chamados da circulação natural ou termossifão.
A vantagem da circulação em termossifão é que sua instalação é simples para
projetar e construir e não requer nenhum controlador ou entrada de energia
convencional para circular a água, assim a instalação e os custos de funcionamento são
mínimos.
A circulação dentro do sistema pode ser bastante lenta, reduzindo a quantidade
de energia útil que pode ser coletada. Como o coletor dever ser posicionado abaixo do
tanque de armazenamento e todas as tubulações interconectando devem ser inclinados
acima do coletor ao tanque de armazenamento, pode reduzir o desempenho do sistema
devido as sombras ocasionadas pelo próprio sistema.
Também existe a circulação fechada, onde é necessário uma bomba mecânica
para circular a água. Os sistema forçados são mais flexíveis na disposição e oferecem
maior eficiência especialmente em níveis baixos da energia solar.
A vantagem da circulação forçada é que o coletor solar pode ser posicionado
acima do nível do tanque de armazenamento da água quente e a quantidade de energia
43
solar que pode ser coletada por um sistema bombeado é muito mais elevada do que
sistemas naturais. Porém, a inclusão de uma bomba e a unidade de controle complicam
o projeto e a construção da instalação
Na Figura 15 está apresentado os componentes de um coletor solar (Kehl, 2004).
Figura 15 - Ilustração dos componentes do coletor solar
As vantagens do sistema fototérmico são (MARINI, 2001):
Vantagens:
• Maior vazão de saída de água no chuveiro do que de um aquecedor de
passagem, promovendo mais conforto durante o banho;
• Custo reduzido de sua conta de energia, uma vez que seu maior investimento
será o inicial, ou seja, o da implantação do sistema;
• A manutenção se restringe à lavagem dos vidros anualmente, utilizando-se
água, sabão e uma vassoura de pelo, e a substituição da resistência elétrica e o
termostato em caso de dano dos mesmos;
• A durabilidade do sistema ultrapassa 20 anos;
Desvantagens:
• A energia obtida não pode ser armazenada por muito tempo;
• Esse sistema é limitado em relação ao clima.
• Quando a insolação não for suficiente para o aquecimento da água, o
aquecimento é complementado por um sistema auxiliar elétrico, uma vez que a
água já estará pré-aquecida;
44
• Esse sistema normalmente fica desligado, devendo ser acionado somente
quando realmente necessário.
4.3.1 Metodologia para o dimensionamento do sistema fototérmico
A metodologia, conforme demonstrada na Figura 16, utilizada neste trabalho
para o dimensionamento do sistema fototérmico está descrita nos seguintes passos:
Figura 16 - Dimensionamento fototérmico
1° passo: Determinação da média de pessoas residentes nos domicílios de cada
localidade.
2° passo: Determinação do consumo de água quente.
3° passo: Determinação do índice de radiação solar da região;
4° passo: Determinação da energia consumida para o aquecimento da água,
conforme a equação (1):
(
)
if
ttmcQ
−
=
(1)
Sendo:
Q
= quantidade de calor ( );
Kcal
m
= massa da água (
Kglitro 11
=
);
c
= calor específico da água (
CKg
Kcal
o
1
);
f
t
= temperatura final da água depois de aquecida ( );
C
o
i
t = temperatura inicial da água antes do aquecimento ( ).
C
o
45
5° passo: Determinação da área necessária do coletor solar para suprir as
necessidades da residência, conforme equação (2):
n
R
Q
S
×
=
(2)
Sendo:
S
= área total do coletor solar ( );
2
m
Q
= quantidade de calor ( );
Kcal
R
= radiação solar
diam
Kcal
⋅
2
;
n
= rendimento do coletor solar ( ).
%60
6° passo: Dimensionamento do coletor solar.
4.4 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
A energia solar fotovoltaica é a energia da conversão direta da luz em
eletricidade (efeito fotovoltaico). O efeito fotovoltaico é o aparecimento de uma
diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor,
produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do
processo de conversão.
Na Figura 17 está demonstrado o esquema do sistema fotovoltaico juntamente
com os devidos componentes. Este sistema pode abastecer aparelhos eletrodomésticos
como rádio, televisão, lâmpadas e outros, tanto em corrente contínua como em
corrente alternada.
Figura 17 - Componentes do sistema fotovoltaico
46
O sistema fotovoltaico é composto por módulo solar, bateria, regulador e
inversor, como descrito na Figura 18.
Figura 18 - Componentes do sistema fotovoltaico
Os módulos solares que mais se destacam são de (MARINOSKI, 2004):
• silício cristalino (c-Si);
• silício amorfo hidrogenado (a-Si:H ou a-Si) e
• telureto de cádmio (CdTe).
Entre os modelos mencionados, os módulos de maior utilização são os de silício
cristalino e amorfo. O a-Si é boa opção de tecnologia para rede conectada, integração
com a edificação e utilização em climas quentes como no Brasil (MARINOSKI,
2004).
A integração dos módulos fotovoltaicos com a edificação apresenta vantagens de
custos que torna este conceito atrativo tanto para regiões urbanizadas tanto para
regiões menos densamente populosas. O sistema pode ser implantado nas edificações,
47
ao longo de estradas ou em áreas terrestres, com a possibilidade de combinar produção
de energia com outra função da edificação.
As vantagens e desvantagens do sistema fotovoltaico são (MARINI, 2001):
Vantagens
• A maneira de operar sistemas fotovoltaicos é mecanicamente simples, não há
partes móveis e as células não necessitam de manutenção,
• As células fotovoltaicas geram eletricidade em corrente contínua que pode ser
armazenada em baterias e usada em um amplo intervalo de voltagens
dependendo da configuração do banco de baterias;
• A produção de eletricidade pelo processo fotovoltaico é silenciosa e não produz
óxidos de carbono ou outros gases tóxicos durante seu uso;
• O uso destes sistemas, como fonte renovável de eletricidade ajuda a reduzir a
dependência com relação aos combustíveis fósseis;
• Os sistemas fotovoltaicos permitem o uso de iluminação elétrica e outros
equipamentos em áreas isoladas onde conexões com a rede elétrica convencional
são muito caras ou não estão disponíveis e
• A maioria das aplicações operam em corrente alternada, embora alguns
equipamentos são feitos para operar em corrente contínua. Inversores de corrente
de alta eficiência (que mudam a corrente contínua em corrente alternada, usada
na grande maioria das casas e construções) são agora disponíveis a custos
relativamente baixos.
Desvantagens
• A eletricidade produzida é ainda muito cara relativamente àquela produzida por
outros meios;
• As células fotovoltaicas devem ser iluminadas para criar eletricidade. Sombras
de nuvens, árvores ou construções próximas reduzem o rendimento dos sistemas
48
fotovoltaicos. Baterias devem ser usadas para armazenar eletricidade para uso
durante as horas em que não há luz solar;
• Sistemas fotovoltaicos que são conectados as linhas convencionais de corrente
alternada devem proporcionar energia que seja compatível com este
fornecimento e requererem equipamentos especiais de interconexão;
• Baterias necessitam de manutenção periódica e trocas;
• Alguns materiais usados na fabricação dos painéis fotovoltaicos são tóxicos e
• Um dos principais componentes das células fotovoltaicas é o silício, encontrado
na areia, o que pode causar danos ao ambiente durante o processo de extração.
4.4.1 Metodologia para o dimensionamento do sistema fotovoltaico
A metodologia, conforme demonstrada na Figura 19, utilizada neste trabalho
para o dimensionamento do sistema fotovoltaico está descrita nos seguintes passos:
Figura 19 - Dimensionamento fotovoltaico
1° passo: determinar o consumo diário da residência, levando em consideração
os dias sem sol de cada região, o fator de segurança, a eficiência da bateria e as perdas
no sistema;
2° passo: determinação das horas de pico de radiação solar, no Brasil a média é
de 5 horas de pico de radiação solar;
3° passo: determinação da quantidade de módulos solares.
4° passo: determinação da quantidade de baterias.
5° passo: determinação da quantidade de reguladores.
6° passo: determinação da potência do inversor.
49
5 DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE PARA O ESTUDO DE
VIABILIDADE
Para o estudo de viabilidade técnico-econômico da implantação da energia solar,
foi desenvolvida uma ferramenta computacional em ambiente Windows. O programa
computacional utilizado foi desenvolvido na linguagem de programação Delphi e
Microsoft SQL Server.
5.1 FERRAMENTAS DE PROGRAMAÇÃO
A Microsoft Windows é uma popular família de
sistemas operacionais criados
pela
Microsoft, empresa fundada por Bill Gates e Paul Allen.
A Borland Software Corporation é a responsável pela criação do Delphi, uma
ferramenta RAD (Rapid Application Development) de desenvolvimento para o sistema
operacional Windows. O Delphi é um compilador e um IDE (Integrated Development
Environment) para o desenvolvimento de softwares.
O IDE é um programa de computador que reúne características e ferramentas de
apoio ao desenvolvimento de software com o objetivo de agilizar este processo.
Geralmente os IDEs facilitam a técnica de
RAD, que visa a maior produtividade dos
desenvolvedores.
O Delphi é baseado em Object Pascal, que além de ser uma linguagem de rápido
aprendizado e confiável, é de fácil entendimento. Possui objetos que permitem a
integração das aplicações desenvolvidas com o Microsoft SQL Server.
O Microsoft SQL Server é um gerenciador de
banco de dados relacional feito
pela
Microsoft. É um banco de dados robusto e usado por sistemas corporativos dos
mais diversos portes.
Possui ferramentas de gerenciamento embutidas como (Di Santo, 2006):
• MS SQL ENTERPRISE MANAGER: um console central que integra a maioria
das funções para configurar e gerenciar o banco, conforme é apresentado na
Figura 20;
50
• QUERY ANALYZER: permite executar perguntas e auxilia o gerenciamento,
conforme é apresentado na Figura 21;
• PROFILE: uma espécie de sinal, que exibe os comandos que o gerenciador
está executando.
Figura 20 - Tela do Enterprise Manager mostrando os bancos de dados e as tabelas. Fonte: DI SANTO, 2006
Figura 21 - Tela do Query Analyser. Fonte: DI SANTO, 2006
51
Algumas funções do SQL Server (Di Santo, 2006):
• TRIGGER: utilizado para associar um procedimento armazenado a um evento
do banco de dados (inclusão, exclusão, atualização de registro, por exemplo) de
modo que o procedimento armazenado seja executado automaticamente sempre
que o evento associado ocorrer.
• STORED PROCEDURE: é uma coleção de comandos. Encapsula tarefas
repetitivas, aceita parâmetros de entrada e retorna um valor de status (para
indicar aceitação ou falha na execução).
• EXTENDED STORED PROCEDURE: permite a integração de programas
escritos em C/C++ e o Microsoft SQL Server.
5.2 FUNCIONAMENTO DO PROGRAMA DESENVOLVIDO
Para o sistema fototérmico são necessárias informações como a radiação solar e a
quantidade de pessoas por família. O programa possui um banco de dados com
informações comercias dos coletores solares, do boiler, da caixa d’água, da tubulação
e do chuveiro elétrico.
Para o sistema fotovoltaico se requer informação dos recursos energéticos locais,
como a radiação solar diária incidente sobre os módulos solares. O programa possui
um banco de dados com informações comercias dos módulos solares, das baterias, dos
reguladores e dos inversores. Possuem, também, a renda mensal de cada família, as
tarifas de energia das concessionárias de cada localidade e as cargas dos equipamentos
que são abastecidos pela energia elétrica.
O código computacional proposto permitirá contar com uma ferramenta que
auxilie no dimensionamento dos sistemas fototérmicos e fotovoltaicos e ajude na
tomada de decisões eficientes quanto à melhor opção no uso destes sistemas, levando
em consideração o menor custo e a economia de energia da rede de distribuição
convencional de energia elétrica.
52
Na Figura 22 está ilustrado o fluxograma simplificado do programa
computacional para a obtenção dos resultados referentes à implantação do sistema
fotototérmico e do sistema fotovoltaico.
Figura 22 - Fluxograma simplificado do programa para análise da implantação da energia solar
Para iniciar o processo de simulação da análise de viabilidade técnico-econômica
da implantação da energia solar através do programa desenvolvido, é necessário o
estudo dos aspectos geográficos, climáticos, sociais e econômicos de cada região do
Brasil. Os dados obtidos são: radiação solar, quantidade de pessoas por família,
quantidade e tempo de banho por cada pessoa, quais aparelhos eletrodomésticos
utilizados e outros, sendo estes dados inseridos no banco de dados do programa. Na
Figura 23 está apresentada a tela principal do programa.
Figura 23 - Tela principal do software
53
Na tela principal do programa, seleciona-se o tipo de cálculo desejado:
aquecimento de água, geração fotovoltaica, ou ambos os sistemas. O programa conta
com opções para que o usuário defina qual a localidade estudada e qual a tensão do
sistema, conforme demonstrado na Figura 24.
Figura 24 - Localidade, tipo de cálculo e tensões do sistema
Para o aquecimento de água, deve-se entrar com a temperatura final e inicial, o
programa interpreta qual a melhor opção, se o boiler ou a caixa d’água para
armazenamento de água quente. Normalmente, ao norte do país a melhor escolha é a
caixa d’água devido as altas temperaturas e ao sul a melhor opção é o boiler, pois com
temperaturas baixas há o esfriamento da água. Também se entra com a potência do
chuveiro e o tempo de banho para cada pessoa. É necessário definir o tipo de tubulação
e determinar o seu comprimento, conforme demonstrado na Figura 25.
54
Figura 25 - Entrada no programa para o aquecimento de água
Nesta etapa, o usuário da ferramenta computacional, escolhe quais aparelhos
serão abastecidos pela energia solar e digita a quantidade, os dias por semana e as
horas por dia que será utilizado este equipamento. No programa desenvolvido, existe
um banco de dados que contém alguns aparelhos com a devida potência, sendo
possível inserir ou excluir outros equipamentos necessários para a conclusão do
consumo de energia elétrica. Para o sistema fotovoltaico, na tela principal basta
selecionar as cargas que serão abastecidas pela energia solar e inserir, conforme
demonstrado na Figura 26.
55
Figura 26 - Entrada no programa para o efeito fotovoltaico
Depois de todo procedimento de entrada dos dados para o dimensionamento do
sistema fototérmico e/ou fotovoltaico o usuário deve clicar no botão “GERAR
RELATÓRIO”.
O relatório gerado sobre o aquecimento de água traz as seguintes informações:
região, estado e cidade, especificações do sistema (temperatura inicial e final), quais os
componentes necessários para o sistema fotovoltaico, fabricante, modelo, quantidade,
preço unitário (R$), preço total (R$), preço total (R$) do sistema com juros, a potência
do chuveiro elétrico, número médio de habitantes, número de banhos por pessoa,
tempo do banho, tarifa da energia elétrica (R$/kWh), alíquota, gasto com a energia
elétrica (R$), retorno do investimento e retorno do investimento com juros, um
exemplo do relatório do aquecimento de água está demonstrado na Figura 27.
O relatório gerado sobre o efeito fotovoltaico traz as seguintes informações:
região, estado e cidade, especificações do sistema (tensão DC e tensão AC), quais as
cargas utilizadas, quantidade, potência, horas de uso por dia, dias de uso por semana e
consumo diário (Wh), quais os componentes necessários para o sistema fotovoltaico,
fabricante, modelo, quantidade, preço unitário (R$) e preço total (R$), preço total (R$)
56
do sistema com juros, tarifa da energia elétrica (R$/kWh), alíquota, gasto com a
energia elétrica (R$), retorno do investimento e retorno do investimento com juros, um
exemplo do relatório do efeito fotovoltaico está demonstrado na Figura 28.
Figura 27 - Ilustração do relatório do aquecimento
de água
Figura 28 - Ilustração do relatório do efeito
fotovoltaico
5.3 SALVANDO E ABRINDO RELATÓRIOS
5.3.1 Salvando relatórios
Após o software gerar o relatório, o usuário pode salvar o relatório clicando no
menu “Arquivo” e clicando no item “Salvar” da janela Relatório. Ao clicar no item
“Salvar” irá abrir uma tela onde o usuário poderá escolher o local onde ele quer salvar
o relatório. O usuário escolhe o nome do relatório no campo “Nome do arquivo” e
clica no botão “Salvar” (DI SANTO, 2006).
57
5.3.2 Abrindo relatórios
O usuário poderá abrir os relatórios salvos, para que ele possa visualizar os dados
contidos no relatório, clicando no menu “Arquivo” e clicando no item “Abrir” da
janela principal. Ao clicar no item “Abrir” irá abrir uma tela onde o usuário poderá
escolher o local onde se encontra os relatórios que ele deseja abrir. O usuário escolhe o
nome o relatório a ser aberto e clica no botão “Abrir”, abrindo, então, o relatório que o
usuário gostaria de visualizar (DI SANTO, 2006).
5.4 INSERÇÃO, EXCLUSÃO E LISTAGEM DOS DADOS NAS TABELAS
DO SOFTWARE
O software disponibiliza em seu menu “Ferramentas”, a possibilidade de inserir
dados, excluir dados e listar dados das tabelas que o software utiliza para fazer os
cálculos, essas tabelas são: Bateria, Controlador, Inversor, Painéis Solares, Radiação,
Renda, Tarifação, Cargas, Boiler, Coletor Solar e Caixa d’água (DI SANTO, 2006).
5.4.1 Inserção de dados
Para inserir dados nas tabelas o usuário deve, após clicar no menu
“Ferramentas”, clicar item “Adicionar Dados”. Na tela que surgirá, o usuário deverá
entrar com os campos solicitados pelo software. Após os dados serem digitados pelo
usuário, o mesmo deverá clicar no botão “Adicionar”, para que os dados sejam
inseridos na tabela selecionada pelo usuário (DI SANTO, 2006).
5.4.2 Exclusão de dados
Para excluir dados das tabelas o usuário deve, após clicar no menu
“Ferramentas”, clicar item “Excluir Dados”. Na tela que surgirá, o usuário deverá
entrar com os campos solicitados pelo software. Após os dados serem digitados pelo
usuário, o mesmo deverá clicar no botão “Excluir”, para que os dados sejam excluídos
da tabela selecionada pelo usuário (DI SANTO, 2006).
58
5.4.3 Listagem dos dados
Para listar dados das tabelas o usuário deve, após clicar no menu “Ferramentas”,
clicar item “Listar Dados”. Na tela que surgirá, o usuário deverá clicar sobre o nome
da tabela que ele deseja ver os dados. Ao clicar sobre o nome da tabela o software irá
listar os dados contidos na tabela ao usuário (DI SANTO, 2006).
59
6 MODELO RESIDENCIAL
Atualmente, o setor residencial é responsável por 22,2% do consumo total de
energia elétrica no Brasil, conforme é demonstrado na Figura 29. O consumo
residencial total de energia elétrica aumentou cerca de 6,0% no ano de 2005.
(PROCEL, 2008)
Figura 29 - Consumo setorial de eletricidade. Fonte: PROCEL, 2008
Como o setor mais atingido pela conta de energia elétrica é o residencial de
menor renda domiciliar, então este será o analisado nesta dissertação, pois além de
contribuir com a melhoria nos efeitos negativos que a energia vem causando no país,
as famílias de classe social baixa poderão ser beneficiadas na sua conta de energia
elétrica.
Para a realização da análise da viabilidade de implantação da energia solar é
necessário definir um modelo residencial, como demonstrado na Figura 30. Neste
modelo existem cargas elétricas compatíveis com a faixa social que este trabalho se
baseia.
60
Figura 30 - Ilustração de uma residência de baixa renda
O modelo residencial está dividido em: 2 quartos, 1 sala, 1 banheiro, 1 cozinha e
uma área de serviço.
Para iniciar a análise comparativa de viabilidade técnico-econômica de
implantação da energia solar nas diversas regiões do Brasil, é necessário ter o
conhecimento dos itens demonstrados a seguir.
6.1 TENSÕES DO SISTEMA
A célula fotovoltaica é uma fonte de potência DC, sendo assim, operam em
conjunto com subsistemas de armazenamento e um barramento DC separado. Em
grandes sistemas, os módulos fotovoltaicos podem ser acoplados através de um
inversor e então atuar como uma fonte de potência AC.
De forma geral, a tecnologia fotovoltaica pode ser usada para qualquer aplicação
elétrica em qualquer área isolada ou conectada à rede elétrica local.
As duas formas de corrente elétrica são (ALVES, 1999):
• Corrente Contínua (DC): O fluxo dos elétrons dá-se apenas em um sentido.
• Corrente Alternada (AC): o fluxo dos elétrons dá-se nos dois sentidos.
As tensões DC e AC variam muito em toda extensão do território brasileiro,
nesse estudo é abordado a tensão de 12V para a corrente contínua e 120V para a
corrente alternada.
61
6.2 TEMPERATURA DE ENTRADA E SAÍDA DO SISTEMA DE
AQUECIMENTO DA ÁGUA
A temperatura de entrada do sistema de aquecimento da água é praticamente
equivalente à temperatura ambiente. Para efeito de cálculo serão consideradas as
temperaturas médias de cada estado, conforme apresentado na Figura 31
(VALLADARES, 2005).
Figura 31 - Temperatura média de cada estado
A temperatura ideal para um banho confortável é de 38°C.
A temperatura da
água na saída do sistema de aquecimento de água em algumas localidades pode chegar
a 70°C e em outras não ultrapassa os 30°C. Nessa última situação a temperatura
produzida estará abaixo da temperatura necessária para banho, sendo, portanto
necessária o complemento do apoio elétrico. No primeiro caso, a temperatura
produzida estará acima da temperatura necessária para uso, sendo, portanto necessária
sua mistura com a água fria.
62
Nas Regiões Norte e Nordeste o sistema de aquecimento de água para banho
pode elevar a temperatura da água até um valor médio anual de 70
°C, na Região
Centro-Oeste até a média anual de 60°C, na Região Sudeste até a média anual de 50°C
e na Região Sul até a média anual de 40°C, sendo que a temperatura obtida na água
com o uso de um aquecedor solar dependerá de fatores diversos como: época do ano,
condições climatológicas e características outras relacionadas às condições de
instalação.
6.3 POTÊNCIA DO CHUVEIRO ELÉTRICO E TEMPO DE BANHO
No Brasil um dos principais equipamentos utilizados em residências para o
aquecimento de água é o chuveiro elétrico.
Durante os horários de pico, isto é, entre 6 e 8 horas e 18 e 21 horas, o chuveiro
elétrico é responsável por aproximadamente 46,7% da demanda de energia elétrica no
país. Pesquisas realizadas pelo Programa de Conservação de Energia Elétrica -
PROCEL demonstram que neste período, em 50 % das residências há pelo menos um
chuveiro elétrico funcionando.
O tempo necessário para o banho diário é de 7 a 10 min, porém para algumas
pessoas este tempo se estende até 30 min, assim o chuveiro elétrico pode representar
até 40% do valor da conta de energia elétrica da residência popular.
De acordo com a pesquisa realizada recentemente pelo Procel, aponta que a
maioria das pessoas gasta até 10 minutos para o banho, sendo assim neste trabalho foi
adotado de 7 min o tempo de banho.
Como o chuveiro elétrico é considerado o “vilão” dos picos de demanda de
energia elétrica, torna-se um equipamento importante para ser abastecido pela energia
solar, e poderá ser usado como aquecedor de apoio para os dias em que o tempo não
permitir elevar a água até a temperatura desejada de banho.
Por meio da equação (3) de MATAJS (1997), podem-se determinar as potências
mínimas necessárias do chuveiro elétrico em cada estado brasileiro, segundo a Norma
NBR 12483/92 da ABNT é necessário uma vazão mínima de
min
3
l
para elevar a
temperatura média da água até uma temperatura de 38°C (ZOELLNER, 2005):
63
tmP
∆
⋅
⋅
⋅
=
'93,018,4
(3)
Sendo:
P
= potência da resistência do chuveiro elétrico ( );
kW
18,4
= equivalente em joule para uma caloria;
93,0
= rendimento do chuveiro elétrico;
'
= vazão de água aquecida (
m
s
l
) – no caso
min
3
l
=
s
l
05,0 ;
t∆
= diferença de temperatura entre água fria e água do banho.
Diante dessa equação foi determinada a potência do chuveiro elétrico para cada
estado brasileiro, conforme Figura 32.
Figura 32 - Potência mínima do chuveiro elétrico
64
6.4 ESCOLHA DO TUBO E SEU COMPRIMENTO
Os tubos de PVC mantêm a rigidez até temperatura máxima de 55
°C sem causar
danos à estrutura do coletor solar. Sendo assim, nas Regiões Norte, Nordeste e Centro-
Oeste são utilizados tubos de cobre para o dimensionamento do sistema de
aquecimento de água e nas demais regiões os tubos de PVC satisfazem o sistema. O
comprimento do tubo varia muito de residência para residência, portanto será adotado
nessa dissertação o comprimento de 4m.
6.5 TAXA DE JUROS
De acordo com o jornal O Estado de São Paulo do dia 23 de maio de 2001, a
Caixa Econômica Federal em 2001 começou a financiar a aquisição de equipamentos
de energia solar, com taxas de juros de 8% ao ano. Sendo assim, nessa dissertação será
usado a mesma taxa de juros.
6.6 PARTICIPAÇÃO DE ELETRODOMÉSTICOS NAS DIVERSAS REGIÕES
DO BRASIL
6.6.1 Região Norte
A Região Norte é composta pelos Estados do Acre, Amazonas, Amapá,
Rondônia, Roraima, Pará e Tocantins. Compreende uma população de 10.030.556
habitantes (6,49% da população total do país).
A região possui 33,34 millhões de habitantes e 9,08 milhões de domicílios com
renda mensal familiar de até 1 salário mínimo.
A Figura 33 ilustra a participação dos eletrodomésticos e a Figura 34 a curva de
carga diária média na Região Norte.
65
Figura 33 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região Norte. Fonte: Procel, 2008
Figura 34 - Curva de carga diária média na Região Norte. Fonte: Procel, 2008
6.6.2 Região Nordeste
A Região Nordeste é composta pelos Estados de Alagoas, Bahia, Ceará,
Maranhão, Paraíba, Pernambuco (incluindo o Distrito Estadual de Fernando de
Noronha), Piauí, Rio Grande do Norte e Sergipe. Sua população é de
aproximadamente 44.766.851 habitantes, ou seja, 28,5% da população brasileira.
A região possui 37,05 millhões de habitantes e 10,68 milhões de domicílios com
renda mensal familiar de até 1 salário mínimo.
A Figura 35 ilustra a participação dos eletrodomésticos e a Figura 36 a curva de
carga diária média na Região Nordeste.
66
Figura 35 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região Nordeste. Fonte: Procel, 2008
Figura 36 - Curva de carga diária média na Região Nordeste. Fonte: Procel, 2008
6.6.3 Região Centro-Oeste
A Região Centro-Oeste é formada pelos Estados de Goiás, Mato Grosso, Mato
Grosso do Sul e pelo Distrito Federal, onde se concentram 10.320.755 habitantes.
A região possui 6,47 millhões de habitantes e 2,03 milhões de domicílios com
renda mensal familiar de até 1 salário mínimo.
A Figura 37 ilustra a participação dos eletrodomésticos e a Figura 38 a curva de
carga diária média na Região Centro-Oeste.
67
Figura 37 – Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região Centro-Oeste. Fonte: Procel,
2008
Figura 38 - Curva de carga diária média na Região Centro-Oeste. Fonte: Procel, 2008
6.6.4 Região Sudeste
A Região Sudeste é formada pelos Estados do Espírito Santo, Minas Gerais, Rio
de Janeiro e São Paulo, onde se concentram 67.000.738 habitantes correspondentes a
42,65% da população brasileira.
A região possui 33,33 millhões de habitantes e 10,60 milhões de domicílios com
renda mensal familiar de até 1 salário mínimo.
A Figura 39 ilustra a participação dos eletrodomésticos e a Figura 40 a curva de
carga diária média na Região Nordeste.
68
Figura 39 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região Sudeste. Fonte: Procel, 2008
Figura 40 - Curva de carga diária média na Região Sudeste. Fonte: Procel, 2008
6.6.5 Região Sul
A Região Sul é formada pelos Estados do Paraná, Rio Grande do Sul e Santa
Catarina, onde se concentra 23.513.736 habitantes correspondentes a
aproximadamente 15 % da população brasileira.
A região possui 11,11 millhões de habitantes e 3,63 milhões de domicílios com
renda mensal familiar de até 1 salário mínimo.
A Figura 41 ilustra a participação dos eletrodomésticos e a Figura 42 a curva de
carga diária média na Região Nordeste.
69
Figura 41 - Participação de eletrodomésticos no consumo residencial na Região Sul. Fonte: Procel, 2008
Figura 42 - Curva de carga diária média na Região Sul. Fonte: Procel, 2008
6.7 CARGAS RESIDENCIAIS
Nos compartimentos do modelo residencial foram adotadas as cargas elétricas
que estão descritas na Figura 43 com suas respectivas potências em W.
Figura 43 - Cargas elétricas e suas potências
70
Nas famílias de baixa renda, os aparelhos que mais afetam sua conta de energia
elétrica são a geladeira, as lâmpadas e o chuveiro elétrico, portanto a proposta desta
dissertação é o abastecimento destes equipamentos pela energia solar, conforme
apresentados na Figura 44.
Figura 44 - Equipamentos abastecidos pela energia solar
Conforme a pesquisa realizada pelo Procel, com base o ano de 2005, a posse
média por eletrodoméstico nas diversas regiões do Brasil está apresentada na Figura
45.
Figura 45 - Posse média de eletrodomésticos
71
7 ANÁLISE COMPARATIVA DE VIABILIDADE TÉCNICO-
ECONÔMICA DE IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR NAS
DIVERSAS REGIÕES DO BRASIL
Neste capítulo é realizada a análise técnico-ecnômico da implantação da energia
solar nas regiões do Brasil, mas precisamente nas capitais dos estados brasileiros.
Com o auxílio do programa desenvolvido apresentado em capítulo anterior, foi
possível analisar o consumo e o custo mensal de energia elétrica antes da implantação
da energia solar, o consumo e o custo mensal de energia elétrica descartados com a
implantação da energia solar, o consumo e o custo mensal de energia elétrica após a
implantação da energia solar e os custos com equipamentos referentes à implantação
do sistema de aquecimento de água e do sistema fotovoltaico. Também, foi possível a
analise desta implantação com a inclusão do valor da energia economizada e dos
créditos de carbono.
Os relatórios do aquecimento de água e do efeito fotovoltaico gerados pelo
programa estão apresentados no apêndice A.
Para calcular o custo total da energia elétrica, basta multiplicar o consumo total
pela tarifa de energia da concessionária local e pelo ICMS. O ICMS é igual a 1/(1-
alíquota).
7.1 CONSUMO E CUSTO MENSAL DA ENERGIA ELÉTRICA ANTES DA
IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR
Na Figura 46 está demonstrado o consumo da energia elétrica antes da
implantação da energia solar no modelo residencial apresentado, e na Figura 47 o
custo da energia consumida antes da implantação da energia solar no mesmo modelo
residencial.
72
Figura 46 - Consumo total da energia elétrica antes da implantação da energia solar por residência
Figura 47 - Custo total da energia consumida antes da implantação da energia solar por residência
73
Nas residências da Região Sudeste há o maior consumo de energia elétrica com
os equipamentos elétricos, sem incluir o consumo do chuveiro elétrico, com o valor de
125,15 kWh/mês, já as residências da Região Norte há o menor consumo, 92,10
kWh/mês.
Devido ao programa apenas gerar relatórios com a quantidade de 1 chuveiro
elétrico por residência em todas as regiões do país e com os dados da pesquisa
realizada pelo Procel, onde a quantidade real desse aparelho está apresentada na Figura
45, foi necessário o cálculo do consumo e custo médio real desse aparelho por
residência nas diversas regiões do país, ver Figura 46 e 47.
As residências do estado do Paraná são as que mais consome energia elétrica
com o chuveiro elétrico. No estado, a média da potência necessária do chuveiro
elétrico é de 4000 W, gerando um consumo de 54,05 kWh/mês por residência com as
características do modelo residencial adotado.
Nas residências do estado de Rondônia há o menor consumo de energia elétrica
com o chuveiro elétrico por residência, no valor de 1,35 kWh/mês por residência com
as características do modelo residencial adotado.
Deve-se observar que a potência do chuveiro elétrico, a quantidade média do
chuveiro elétrico por região e a quantidade de pessoas por família interferem no
consumo total de energia elétrica.
Nas residências do estado de Minas Gerias há o maior consumo total de energia
elétrica, no valor de 168,27 kWh/mês; e nas residências do estado de Rondônia, há o
menor consumo, no valor de 93,45 kWh/mês.
As residências do estado de Minas Gerais são as que possuem o maior custo de
energia no valor de R$ 94,22. E no estado do Amapá encontra-se o menor custo com a
energia elétrica no valor de R$ 20,17.
7.2 CONSUMO E CUSTO MENSAL DA ENERGIA ELÉTRICA
DESCARTADOS COM A IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR
As cargas descartadas do sistema convencional de energia elétrica são: as
lâmpadas, a geladeira e o chuveiro elétrico, pois serão alimentadas pela energia solar.
74
Sendo assim, o sistema convencional abastecerá o restante das cargas, que no estudo
são: televisão, vídeo cassete, aparelho de som, liquidificador e ferro.
Na Figura 48 está demonstrado o consumo da energia elétrica descartado com a
implantação da energia solar no modelo residencial apresentado.
Figura 48 - Consumo total da energia elétrica descartada por residência
As residências do Distrito Federal são as que mais contribuem com a
conservação da energia elétrica proveniente de fontes convencionais. Por mês, cada
residência do distrito com as características do modelo residencial adotado, deixa de
retirar do sistema elétrico atual 109,07 kWh. E as residências do estado de Rondônia
são as que menos contribuem, com 49,35 kWh/mês.
Na Figura 49 está apresentado o custo da energia elétrica descartado com a
implantação da energia solar no mesmo modelo residencial.
75
Figura 49 - Custo total da energia elétrica descartada por residência
As residências, referentes ao modelo residencial adotado, do estado de Minas
Gerais são as mais beneficiadas na conta de energia elétrica com a implantação da
energia solar, pois deixam de pagar no final do mês R$ 64,20. No Amapá, as famílias
deixam de pagar R$ 10,68. Porém, nas residências de qualquer estado a diminuição na
conta de energia elétrica é de 60% com a utilização da energia solar, sendo 40% dessa
diminuição equivalente ao uso do chuveiro elétrico.
Ao analisar todas as residências com o perfil adotado e com renda mensal de até
um salário mínimo, pode-se obter o consumo total de energia num estado para esta
classe mencionada.
Com o total de pessoas residentes em domicílios e com a média de pessoas por
domicílio, obteve-se a quantidade de domicílios por estado com renda familiar de até
um salário mínimo, conforme Figura 50.
76
Figura 50 - Quantidade de domicílios com renda de até 1 salário mínimo. Fonte: IBGE, 2006
Figura 51 - Consumo total da energia elétrica descartada por estado
77
Conhecendo a quantidade de domicílios com renda familiar de até um salário
mínimo e o consumo de energia elétrica referente a cada residência, obteve-se o
consumo de energia elétrica em cada estado com as características adotadas, veja
Figura 51.
O estado que mais contribui com a conservação de energia é o estado do São
Paulo e o que menos contribui é o estado do Amapá. Com a implantação da energia
solar, São Paulo deixa de consumir por mês 527,0 GWh e o Amapá apenas 4,21 GWh.
Com a implantação da energia solar nas residências com renda familiar de até 1
salário mínimo e com as características do modelo residencial adotado, o Brasil deixa
de consumir das fontes tradicionais de energia cerca de 2.675,50 GWh/mês, o que
equivale no ano 31.530,02 GWh.
7.3 CONSUMO E CUSTO MENSAL DA ENERGIA ELÉTRICA APÓS A
IMPLANTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR
Na Figura 52 está demonstrado o consumo da energia elétrica após a implantação
da energia solar no modelo residencial apresentado, e na Figura 53 o custo da energia
elétrica após a implantação da energia solar no mesmo modelo residencial.
As residências da Região Norte após a implantação da energia solar passaram a
consumir 44,10 kWh/mês, o menor consumo do país. O maior consumo, 52,43
kWh/mês, ficou com as residências da Região Sudeste e Sul.
Após a implantação, o menor custo da energia elétrica continuou com as
residências do estado do Amapá, no valor de R$ 9,49 por mês, e o maior custo com as
residências do estado de Minas Gerais, no valor de R$ 30,02.
No Amapá houve uma redução de 53% no custo da energia elétrica e em Minas
Gerais, a redução foi de 68%.
78
Figura 52 - Consumo total da energia elétrica antes da implantação da energia solar por residência
Figura 53 - Custo total da energia elétrica antes da implantação da energia solar por residência
79
7.4 CUSTOS COM EQUIPAMENTOS REFERENTES À IMPLANTAÇÃO DO
SISTEMA FOTOTÉRMICO E DO SISTEMA FOTOVOLTAICO
Os equipamentos utilizados no sistema de aquecimento de água são: boiler ou
caixa d’água, cano e coletor solar; e no sistema fotovoltaico são: bateria, controlador,
inversor e módulos solares.
Individualmente, as residências dos estados do Sudeste e do Sul possuem o maior
investimento com equipamentos para a implantação do sistema fototérmico no valor
de R$ 1.236,92 e nas dos estados do Centro-Oeste há o menor investimento no valor
de R$ 442,26.
As residências dos estados ao sul do país possuem um maior investimento com a
implantação do sistema fototérmico devido à necessidade do uso do boiler para
armazenamento da água quente e do uso de cano de cobre. Essas residências também
requerem uma maior quantidade de coletor solar para suportar a potência do chuveiro
elétrico.
Apesar da radiação solar ao norte do país ser maior, as residências da região
Centro-Oeste possuem o menor investimento com o aquecimento de água, isso ocorre
devido à quantidade de pessoas por família ser menor do que ao norte, aliviando a
carga total do sistema.
Na Região Sudeste, as residências possuem o maior investimento de
equipamentos para a implantação do sistema fotovoltaico no valor de R$93.347,00 e
nos estados da Paraíba e do Piauí há o menor investimento no valor de R$31.017,00
em cada residência.
As residências dos estados ao norte do país tendem a ter um investimento menor
com a implantação do sistema fotovoltaico, pois necessitam de uma menor quantidade
de painéis solares para o abastecimento elétrico das cargas das residências, isso devido
a maior radiação solar e menos dias sem sol durante a semana nesta região.
O tempo de retorno é considerado o tempo em que o investidor amortiza o custo
relativo à implantação da energia solar. Essa amortização é feita da seguinte maneira:
o pagamento dos equipamentos é realizado com prestações no valor do custo mensal
da energia elétrica que não será mais pago para a concessionária local, pois haverá a
utilização da energia solar.
80
No estado de São Paulo ocorre o maior tempo de retorno com a implantação do
sistema fototérmico (9,75 anos) e no estado do Mato Grosso do Sul o menor tempo
(2,5anos).
Com relação à implantação do sistema fotovoltaico, o maior tempo de retorno
também acontece no estado de São Paulo (366,17 anos) e o de menor tempo no estado
do Ceará (99,92 anos).
Com a quantidade de domicílios por estado com as características do modelo
residencial adotado, pode-se obter o custo dos equipamentos necessário para a
implantação do sistema de aquecimento de água em cada estado, conforme
apresentado na Figura 54.
Figura 54 - Custo com a implantação do sistema fototérmico
O investimento no estado de São Paulo é o mais alto com o sistema de
aquecimento de água, R$ 5.821,18 milhões, um dos fatores contribuintes para isso é
que o estado é o mais populoso do país. O menor investimento encontra-se no estado
de Roraima, R$ 50,37 milhões.
81
No Brasil, o custo com os equipamentos para a implantação do sistema
fototérmico nas residências com as características do modelo residencial adotado, é de
R$ 28.769,55 milhões ou R$ 28,80 bilhões.
Também, pode-se obter os resultados dos custos com equipamentos para a
implantação do sistema fotovoltaico em cada estado, conforme apresentado na Figura
55.
Figura 55 - Custo com a implantação do sistema fotovoltaico
O maior investimento com equipamentos para a implantação do sistema
fotovoltaico é de R$ 416,85 bilhões que pertence ao estado de São Paulo. E o menor,
de R$ 1,84 bilhões, pertence ao estado de Roraima.
No Brasil, o custo com os equipamentos para a implantação do sistema
fotovoltaico nas residências com as características do modelo residencial adotado, é de
R$ 1.739,96 bilhões.
82
Enfim, o investimento total com equipamentos para a implantação da energia
solar nas as residências mencionadas no país é de R$ 1.768,76 bilhões, onde apenas
2% deste total pertence à implantação do sistema de aquecimento de água.
7.5 ENERGIA ECONOMIZADA E CRÉDITOS DE CARBONO
Para o cálculo da energia economizada, como referência foi utilizada os valores
da Usina de Santo Antônio, localizada no Rio Madeira:
- Potência Instalada: 3150 MW
- Custo de Implantação: R$ 9,5 bilhões
- Custo da Energia Economizada: R$ 3.000,00
E para os créditos de carbono, certificados emitidos quando ocorre a redução de
emissão de
gases do efeito estufa (GEE), foi utilizado o fator de emissão de 0,27 ton
CO
2eq
/MWh e o custo de €23.00 para uma tonelada de carbono
Por convenção, uma tonelada de
dióxido de carbono (CO
2
) corresponde a um
crédito de carbono. Este crédito pode ser negociado no mercado internacional.
Créditos de carbono criam um mercado para a redução de GEE dando um valor
monetário a poluição.
Na Figura 56, pode ser observado o tempo de retorno do investimento do sistema
fototérmico, e na Figura 57, o tempo de retorno do investimento do sistema
fotovoltaico.
Pode ser observado, que com a inclusão do custo da energia economizada e dos
créditos de carbono, além da realização do gerenciamento das cargas dentro das
residências, o tempo de retorno é bem reduzido.
Para o sistema fototérmico, esse tempo torna-se negativo, o que implica dizer,
que é viável sua implantação. Já no sistema fotovoltaico, o tempo de retorno é alto,
porém em média 48% menor em relação ao cálculo anterior.
83
Figura 56 - Tempo de retorno para o sistema fototérmico
Figura 57 - Tempo de retorno para o sistema fototérmico
84
8 CONCLUSÃO
O software apresentado neste trabalho mostrou-se uma ferramenta de acesso
rápido e seguro, contribuindo com as decisões da implantação da energia solar com
base na possibilidade de conservação de energia e nos custos necessários para esta
implantação.
Este programa utiliza a linguagem de programação Delphi e Microsoft SQL
Server. Ele possui um banco de dados contendo informações relativas ao sistema de
aquecimento de água e ao de geração de energia elétrica, facilitando ao usuário do
programa a tomada de decisões sobre qual a melhor forma de implantar o sistema de
energia solar em sua região e também se é viável a sua utilização, sendo em termos
econômicos como na possibilidade de conservação de energia.
Considerando os resultados obtidos nos relatórios gerados pelo programa
desenvolvido para a análise de viabilidade técnico-econômica da implantação da
energia solar, pode-se concluir que há possibilidade de conservação de energia para
todas as regiões do Brasil.
No entanto, essa possibilidade torna-se mais ou menos atrativa se levar em
consideração o alto custo da implantação da energia solar. Os critérios pré-
estabelecidos para a implantação da energia solar como os aspectos geográficos,
climáticos, sócio-econômicos entre outros, também podem influenciar na tomada de
decisão do usuário.
As residências estudadas nessa dissertação, são as que possuem renda familiar de
até um salário mínimo, portanto, todas as conclusões aqui apresentadas são
direcionadas a esta classe social.
O Brasil obterá uma economia de 31.530,02 GWh de energia ao ano com a
implantação da energia solar. Porém, o tempo de retorno obtido nos relatórios é longo,
o que demonstra o alto custo dessa implantação no sistema elétrico brasileiro.
Observou-se que com a incorporação da energia nova e dos créditos de carbono,
além do gerenciamento de cargas elétricas dentro das residências, o tempo de retorno
reduziu em média 48% nas residências das diversas regiões do país, o que torna o
custo de implantação mais atrativo para o consumidor.
85
Portanto, para a aprimoração do programa aqui apresentado, em trabalhos
futuros, como forma de contribuir com as questões ambientais e até mesmo com as
tomadas de decisões do consumidor, pode ser incluída, para a análise de viabilidade
econômica, a comercialização dos créditos de carbono decorrentes da emissão de gases
de efeito estufa que seria evitada, se a geração de energia substituída pela solar fosse
realizada por uma central elétrica operando em óleo combustível, por exemplo; e
também os custos da energia economizada e o gerenciamento das cargas elétricas
dentro das residências.
86
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Dissertação (Mestrado em Energia – Fontes Renováveis e Não Convencionais) –
Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000.
APÊNDICE A – RELATÓRIOS GERADOS COM O USO DO PROGRAMA
DESENVOLVIDO
91
92
RELATÓRIO DO ESTADO DO ACRE
93
RELATÓRIO DO ESTADO DO AMAPÁ
94
RELATÓRIO DO ESTADO DO AMAZONAS
95
RELATÓRIO DO ESTADO DO PARÁ
96
RELATÓRIO DO ESTADO DE RONDÔNIA
97
RELATÓRIO DO ESTADO DE RORAIMA
98
RELATÓRIO DO ESTADO DE TOCANTINS
99
RELATÓRIO DO ESTADO DE ALAGOAS
100
RELATÓRIO DO ESTADO DA BAHIA
101
RELATÓRIO DO ESTADO DO CEARÁ
102
RELATÓRIO DO ESTADO DO MARANHÃO
103
RELATÓRIO DO ESTADO DA PARAÍBA
104
RELATÓRIO DO ESTADO DO PERNAMBUCO
105
RELATÓRIO DO ESTADO DO PIAUÍ
106
RELATÓRIO DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE
107
RELATÓRIO DO ESTADO DO SERGIPE
108
RELATÓRIO DO DISTRITO FEDERAL
109
RELATÓRIO DO ESTADO DE GOIÁS
110
RELATÓRIO DO ESTADO DO MATO GROSSO
111
RELATÓRIO DO ESTADO DO MATO GROSSO DO SUL
112
RELATÓRIO DO ESTADO DO ESPÍRITO SANTO
113
RELATÓRIO DO ESTADO DE MINAS GERAIS
114
RELATÓRIO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
115
RELATÓRIO DO ESTADO DE SÃO PAULO
116
RELATÓRIO DO ESTADO DO PARANÁ
117
RELATÓRIO DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL
118
RELATÓRIO DO ESTADO DE SANTA CATARINA
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