Eixo Temático ET Energia VIABILIDADE ECONÔMICA PARA COLETORES SOLARES TÉRMICOS EM UMA FÁBRICA DE SORVETE NA PARAÍBA

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1 722 Eixo Temático ET Eergia VIABILIDADE ECONÔMICA PARA COLETORES SOLARES TÉRMICOS EM UMA FÁBRICA DE SORVETE NA PARAÍBA Luiz Moreira Coelho Juior 1, Thiago Freire Melquiades 2, Edvaldo Pereira Satos Júior 3, Levi Pedro Barbosa de Oliveira 1 1 Uiversidade Federal da Paraíba UFPB/João Pessoa, Departameto de Egeharia de Eergias Reováveis, Paraíba, Brasil; 2 Uiversidade Federal da Paraíba UFPB/João Pessoa, Programa de Pós-Graduação em Eergias Reováveis, Paraíba, Brasil; 3 Uiversidade Federal da Paraíba UFPB/João Pessoa, Egeharia de Eergias Reováveis, Paraíba, Brasil. RESUMO Os íveis de radiação solar brasileiros apresetam um elevado padrão, se comparados com os países europeus. Isso expõe a grade capacidade de exploração do território acioal quato ao uso da eergia solar. A utilização da eergia solar térmica a idústria cresceu, saido de 3%, em 2013, para 17%, em Com isso, este artigo aalisou a viabilidade técica e ecoômica do uso de coletores solares térmicos em uma empresa de fabricação de sorvetes e outros gelados comestíveis, localizada em João Pessoa. A metodologia utilizada para dimesioameto do Sistema de Aquecimeto Solar - SAS seguiu as defiições da NBR Para a aálise dos custos dos proetos de ivestimeto, foram utilizados algus idicadores: Valor Presete dos Custos (VPC), Custo Periódico Equivalete (CPE), Levelized Cost Of Electricity (LCOE), payback descotado e Custo Médio de Produção (CMeP). A partir dos resultados e aálises realizadas, foi possível cocluir que o uso do SAS a etapa de aquecimeto do processo de pasteurização as empresas de fabricação de sorvetes e outros gelados comestíveis em João Pessoa foi viável. Palavras-chave: Ecoomia da eergia; Sistema de aquecimeto solar; Alimetos e bebidas. INTRODUÇÃO O Brasil apreseta um grade potecial de aplicações do uso de eergia solar (térmico e fotovoltaico), o que diz respeito a vastas áreas de isolação aida pouco aproveitadas, pricipalmete a idústria. Para Martis et al. (2007), os íveis de radiação solar brasileiros apresetam um elevado padrão, se comparados com os países europeus. Isso expõe a grade capacidade de exploração do território acioal quato ao uso da eergia solar. Para o Departameto Nacioal de Eergia Solar (DASOL, 2016), a utilização da eergia solar térmica a idústria cresceu de 3%, em 2013, para 17%, em Em 2014, a produção brasileira de coletores solares cresceu 4,5%, o equivalete a 1,44 milhões de m² e área coletora acumulada de 11,24 milhões de m², chegado a atigir uma capacidade de GWh. Já a produção de reservatórios térmicos, cresceu 57,2% em 2014, sedo produzidas uidades, comprovado o espaço para ivestimeto do setor. Algumas idústrias apresetam diversas aplicações da demada de eergia térmica em seus processos produtivos, a média dessa demada chega a 13% de todo cosumo de eergia fial. Desse percetual, 23% estão etre baixa ( 60 ) e média temperaturas ( ). A utilização destas temperaturas se ecotra os processos de limpeza, secagem, pasteurização, cozimeto, aquecimeto da água, etc. (SCHWEIGER et al. 2000, DGGE, 2004). A avaliação ecoômica orieta esse tipo de ivestimeto para as idústrias, auxiliado o processo de tomada de decisão, ustificado a compra e substituição dos sistemas em questão. Essa aálise iclui a avaliação dos custos de istalação, custos operacioais e despesas com mauteção (AL-SALAYMEH et al., 2010). Os ivestimetos em Sistemas de

2 723 Aquecimeto Solar SAS requerem uma aálise da ecessidade de eergia e seus custos, do dimesioameto, das codições climáticas regioais, também é ecessária a pesquisa de mercado. OBEJTIVO Neste artigo aalisou a viabilidade técica e ecoômica do uso de coletores solares térmicos em uma em uma empresa de fabricação de sorvetes e outros gelados comestíveis, localizada em João Pessoa. MATERIAL E MÉTODOS Obeto de estudo O estudo de caso foi realizado em uma empresa de fabricação de sorvetes e outros gelados comestíveis, estabelecida em 2000, localizada em João Pessoa, Paraíba, Brasil. Em 2015, classificada como microempresa possuí 20 colaboradores e comercializa picolé, açaí e sorvete. Aalisou-se o processo produtivo de sorvete e picolé, especificamete a etapa de aquecimeto o processo de pasteurização. A empresa em estudo cota com o auxílio de um queimador atmosférico de passagem (Boiler) à Gás Liquefeito de Petróleo GLP, adquirido uto com a plata de pasteurização, em 22 de abril de A orgaização também cota com caldeiras e um sistema de resfriameto. Para o cálculo do cosumo de GLP aual e produção de eergia, foi cosiderado o poder calorífico de kcal/kg (EPE, 2015). A pasteurização cosiste em uma etapa importate a fabricação de sorvetes e outros gelados comestíveis, por possibilitar o tratameto térmico para matérias-primas como o leite, ovos e seus derivados (BRASIL, 2003). Essa etapa cosiste o aquecimeto da água até uma temperatura de 80 C, aplicado o tratameto térmico à mistura o iterior das caldeiras, em seguida, a mistura é imediatamete resfriada. A fim de comparar o atual sistema de aquecimeto do processo de pasteurização via queimador atmosférico de passagem, foi dimesioado um SAS com uso de placas solares plaas, cofigurado de acordo com as iformações climáticas do muicípio de João Pessoa. Isso possibilita verificar os idicadores de aálise ecoômica para um horizote de 10 aos de vida útil, tato para o proeto de uso do queimador atmosférico de passagem, quato para o SAS, visado à miimização de custos para a empresa. Para o cálculo do dimesioameto do SAS foram cosiderados os 185 litros de água quete utilizados a operacioalização da etapa de aquecimeto via queimador atmosférico e um uso diário variado etre 2h e 3h para essa etapa, resultado em 40 h e 60 h mesais, respectivamete. Para o processo de pasteurização via SAS, foram cosiderados 80 C como temperatura de cosumo e armazeagem da água. Já para cálculo dos coeficietes de gaho e perda dos coletores solares, foi utilizada a classificação elaborada pelo Istituto Nacioal de Metrologia INMETRO (BRASIL, 2015a). Foram selecioadas três marcas de placas solares cosiderado modelos de coletores de 1m² e 2m² (Tabela 1). Os coletores das marcas B e C apresetaram maior coeficiete de gaho admissioal. Para o coeficiete de perda, o coletor solar de marca A apreseta o maior valor. Pesquisa de mercado Segudo Gomes (2013), a pesquisa de mercado cosiste em uma ferrameta importate a coleta de dados de um determiado segmeto. As iformações referetes ao atual sistema de pasteurização foram obtidas em visitas técicas à empresa e etrevista com os resposáveis. A Tabela 2 mostra o atual preço de mercado de um queimador atmosférico de passagem, com modelo semelhate ao utilizado pela empresa a etapa de aquecimeto do processo de pasteurização. Sedo cosiderado o preço do equipameto ovo, valor de istalação, mauteção e peças. Ecogestão Brasil

3 724 Tabela 1. Marcas de Placas Solares Selecioadas. Placa Solar Gaho e Perda dos Coletores Fr (gaho) FrUL (perda) Marca A 0,74 6,07 Marca B 0,76 5,97 Marca C 0,76 5,48 Fote: INMETRO (2015). Tabela 2. Orçameto para o ivestimeto iicial o queimador atmosférico. Ivestimeto Preço Equipameto (ovo) R$ ,00 Lavagem e Regulagem (aual) R$ 350,00 Istalação R$ 500,00 Eletrodos (trieal) R$ 300,00 Termopar (trieal) R$ 185,00 Piloto de Chamas (trieal) R$ 185,00 A Tabela 3 demostra os valores para ivestimeto o SAS. Etre os coletores solares, o maior preço foi verificado para a marca B, tato para o de 1m² quato para o de 2m². Para os demais compoetes: boiler de 400l e 600l, istalação e limpeza foi possível cosidera-los detro do preço médio de mercado. Tabela 3. Orçameto para o Ivestimeto Iicial do SAS. Compoetes do SAS Preço 1m² 2m² Placas Solares (Marca A) R$ 465,00 R$ 828,00 Placas Solares (Marca B) R$ 551,00 R$ 1.074,00 Placas Solares (Marca C) R$ 539,00 R$ 968,00 Boiler 400l R$ 1.978,00 Boiler 600l R$ 2.485,00 Istalação R$ 1.000,00 Limpeza (aual) R$ 250,00 A Tabela 4 expõe os ivestimetos iiciais complemetares ecessários tato para implatação do sistema de aquecimeto via queimador atmosférico de passagem, quato para o SAS. Para a quatidade de ites, foi cosiderada a atual localização da plata de pasteurização da empresa em estudo, desde o úmero de bombas da etapa de aquecimeto, até o diâmetro das tubulações de cobre e coexões. O dimesioameto foi de acordo com a NBR ormatiza Sistemas de Aquecimeto Solar SAS de coletores plaos com ou sem reservatório de água, cosiderado desde seu dimesioameto até a sua mauteção (ABNT, 2008). Para o dimesioameto do SAS, é ecessário seguir as seguir etapas de: cálculo do volume demadado de água quete, volume ecessário de armazeagem de água quete, demada de eergia útil e área coletora. Tabela 4. Orçameto de Materiais Complemetares para o Queimador Atmosférico e SAS. Item Uidade Preço Uitário Valor Fial Bomba d água de 1CV 1 uidade R$ 680 R$ 680 Tubulação de Cobre de 1/2 19 metros R$ 83 R$ 1577 Joelho em Cobre 10 uidades R$ 14 R$ 140

4 725 Avaliação ecoômica do ivestimeto Segudo Rezede e Oliveira (2001), a avaliação ecoômica de um ivestimeto cosiste em comparar os custos e as receitas efetivamete ocorridas ao logo do tempo, sedo imprescidível aalisar o comportameto das receitas obtidas, verificado se são superiores aos custos ecessários à execução do proeto. Assim, podedo ser determiada a sua viabilidade ecoômica. Etretato, a avaliação de um ivestimeto deve ocorrer em um período prédetermiado, deomiado horizote de plaeameto. Para a aálise dos custos dos proetos de ivestimeto, é ecessário o uso de algus idicadores: Valor Presete dos Custos (VPC), Beefício (Custo) Periódico Equivalete (B(C)PE), Levelized Cost Of Electricity (LCOE). O Valor Presete Líquido (VPL) é o idicador de seleção de proetos mais cohecido e utilizado. Para Rezede e Oliveira (2001), este método cosiste fudametalmete em descotar todos os custos e receitas icorridos ao logo do tempo para o período que vai de zero até uma determiada taxa de descoto, coforme a equação 1, que deve ser aplicada quado os custos ocorrem apeas o ao zero. Assim, temos que o R correspode à receita o fial do ao, C represeta o custo o fial do ao, C 0 caracteriza o custo iicial do ivestimeto, i a taxa de utos e, o tempo de duração do proeto. Neste trabalho foi utilizado o Valor Presete dos Custos VPC, que cosiste o C, como mostra a equação 1, á que o obetivo deste artigo é a miimização dos custos da empresa em aálise. (1) 0 0 VPL R (1 i) C (1 i) VPC C (1 i) (2) 0 O Beefício (Custo) Periódico Equivalete B(C)PE, cosiste o valor periódico e costate para pagameto em relação a uma parcela referete ao VPL de um ivestimeto, assim, cosiderado sua vida útil e possibilitado a comparação etre diferetes proetos, coforme a equação 3 (SILVA, 1992; REDEZEN; OLIVEIRA, 1993; LIMA JÚNIOR, 1995). Cosiderado que se pretede aalisar a alterativa de meor custo, admitiu-se o VPC o lugar do VPL, selecioado o proeto com o meor valor, como mostra a equação 11. i BCPE ( ) VPL (3) 1 (1 i) i BCPE ( ) VPC (4) 1 (1 i) Para verificação dos custos de geração de um determiado sistema, é aalisado o Levelized Cost Of Electricity LCOE, de acordo com a equação 12. em que o I t é o ivestimeto o ao t, o M t represeta o gasto com mauteção e operações o ao t, o F t são os gastos com combustíveis o ao t, o E t é a geração de eletricidade o ao t, r represeta a taxa de descoto e a vida útil do sistema (IEA e NEA, 2010). LCOE t 1 It Mt Ft t (1 r) Et t (1 r) t 1 (5) Ecogestão Brasil

5 726 RESULTADOS E DISCUSSÃO Nos meses etre fevereiro de 2013 a maio de 2015, foi verificado que o cosumo de GLP ão apresetou periodicidade mesal etre os aos, impactado o total pago. A média mesal de cosumo do GLP foi de 171 kg, com um preço médio de R$ 5,39 e um valor médio pago de R$ 924,60. Nos meses de maior cosumo do processo produtivo de pasteurização, o aquecimeto foi utilizado por 48 horas mesais. Para os meses de meor cosumo, o processo foi utilizado em toro de 20 horas mesais, forecedo uma média de 34 horas mesais de operação da etapa de aquecimeto o processo de pasteurização via queimador atmosférico. A Tabela 4 demostra o resultado para o VPC, B(C)PE e LCOE em relação aos custos do proeto do sistema de aquecimeto por meio queimador atmosférico de passagem à GLP o processo de pasteurização. Nessa aálise, foi admitida uma taxa de uros de 10% a.a. Após 10 aos, o VPC seria de R$ e B(C)PE de R$ e um LCOE de R$ 1,20 por kwh. Tabela 4. Resultados do VPC, B (C) PE e LCOE para o Ivestimeto o Queimador Atmosférico de Passagem à GLP. VPC (R$ ,00) B(C)PE (R$ ,00) LCOE (kwh) (R$ 1,20) A Tabela 5 mostra os resultados para o VPC, B (C) PE e LCOE do SAS para as marcas de coletores solares A, B e C a uma taxa de uros de 10% a.a. Ao fial de 10 aos, o meor VPC será apresetado pelo SAS da marca de coletores A, com R$ , B(C)PE de R$ e um valor de produção de R$ 0,13 por kwh. Seguido pelo SAS de coletores da marca C, que obteve um VPC de R$ , B(C)PE de R$ e LCOE de R$ 0,14 por kwh. Já o SAS via modelo B de coletores, apresetou um VPC de R$ , B(C)PE de R$ e LCOE de R$ 0,14 por kwh. Tabela 5. Resultados do VPC, B (C) PE e LCOE para o Ivestimeto o SAS das Marcas de Coletores Solares A, B e C. Modelos VPC B(C)PE LCOE A (R$ ) (R$ 2.479) (R$ 0,13) B (R$ ) (R$ 2.719) (R$ 0,14) C (R$ ) (R$ 2.615) (R$ 0,14) CONCLUSÕES A partir dos resultados e aálises realizadas, chegou-se às seguites coclusões: O uso do SAS a etapa de aquecimeto do processo de pasteurização as empresas de fabricação de sorvetes e outros gelados comestíveis em João Pessoa é viável tecicamete e ecoomicamete. O ivestimeto o SAS é meor, se comparado com a istalação do queimador atmosférico de passagem a GLP, cosiderado uma vida útil de 10 aos. O coletor solar de marca A apresetou os melhores resultados para os idicadores de VPC, B (C) PE e LCOE para istalação do SAS. Para o VPC e B(C)PE, o SAS com uso do coletor solar de marca A obteve aproximadamete 91% meor valor em relação ao sistema de aquecimeto via queimador atmosférico de passagem à GLP, para o muicípio de João Pessoa. O LCOE foi de 89% meor para produção de cada kwh em um horizote de 10 aos comparado o SAS ao queimador atmosférico.

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7 728 SCHWEIGER, H. et al. The Potetial of Solar Heat i Idustrial Processes. Demark: Copehage, SILVA, R. P. Simulação e avaliação ecoômica de um programa pluriaual de reflorestameto para fis de plaeameto da empresa florestal. Viçosa: UFV, Dissertação (Mestrado) Uiversidade Federal de Viçosa, R DEVELOPMENT CORE TEAM. Software for computig ad graphics. Dispoível em: < Acesso em: 25 out VARIAN, H. R. Microecoomia: pricípios básicos. 7ª ed. Rio de Jaeiro: Elsevier, 2006.