ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA TROCA DE SOLUÇÕES CONVENCIONAIS POR LÂMPADAS LEDs

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA TROCA DE SOLUÇÕES CONVENCIONAIS POR LÂMPADAS LEDs NOME: Ivan X. Zanatta PROFESSOR: Sérgio Vidal Garcia Oliveira Joinville, junho de 2012

2 Introdução: Atualmente a preocupação com eficiência energética atinge massivamente as indústrias. Nota-se claramente que o fator motivador é puramente econômico, o governo, por meio das empresas que vendem energia para estas indústrias aplica multas ou define regras como extinção de motores de baixo rendimento. Existem inúmeros estudos disponíveis sobre a eficácia de utilizar sistemas mais econômicos, como motores acionados por inversor de frequência ou utilização de novos motores nas indústrias, e estes casos tornam-se cada vez mais evidentes, o que tem possibilitado a troca de sistemas menos eficientes por outros melhores. É indiscutível que o maior consumo de energia seja de sistemas motrizes, porém este dado fez com que o governo focasse as iniciativas de eficiência energética para estas cargas, esquecendo que o consumo de energia elétrica para iluminação representa 20% do total da energia consumida no Brasil. Apesar disto existem algumas iniciativas como a extinção das lâmpadas incandescente do mercado consumidor até 2016 e o incentivo do consumo de lâmpadas mais econômicas, geralmente lâmpadas fluorescente compactas. Porém este tipo de lâmpada não supre todas as necessidades do mercado, principalmente devido ao índice de reprodução de cores e por não apresentarem as características de temperatura de cor das lâmpadas incandescentes. Além disto, outro fato alarmante é a falta de uma legislação mais rígida que restrinja o fator de potência destas lâmpadas. Este estudo visa apresentar um estudo de caso onde foram trocadas as soluções de iluminação tradicionais por alternativas LEDs. Como o estudo de caso tem apelo extremamente visual não foi fornecido o estudo da viabilidade econômica. Para verificar se as soluções são viáveis, foram pesquisados os preços praticados no Brasil para as alternativas LEDs e convencionais e ao final são comparadas as duas alternativas do ponto de vista de consumo de energia elétrica e de manutenção. Ao final serão analisados todos os dados e será verificado se existe ou não viabilidade econômica de substituir as soluções padrões por soluções equivalentes LEDs.

3 1 Lâmpadas LEDs e o meio ambiente: Apesar de no Brasil a discussão de quais tecnologias para a iluminação devem permanecer e quais devem ser abolidas não ter evoluído muito, na Europa esta conversa esta bastante evoluída. Diversas legislações foram criadas na Europa para limitar o uso de alternativas que agridem mais o meio ambiente ou consomem mais energia como a WEEE, ROHS, EPBD and Energy Efficiency Label. Estimasse que aproximadamente 2/3 da atual iluminação mundial seja baseada em tecnologias antigas de alto consumo e/ou construídas com materiais que agridem fortemente o meio ambiente. O objetivo das normas europeias é limitar o uso deste tipo de tecnologia, dificultando o acesso e encarecendo a manutenção. Ao contrário das lâmpadas incandescentes as LEDs não produzem luz através do aquecimento de um filamento. É claro que uma parte da energia consumida pelo LED é transformada em calor, porém esta porção é bem menor nos LEDs que nas lâmpadas incandescentes. Os LEDs são basicamentes diodos, portanto sua vida útil se assemelha a vida útil deste dispositivo semicondutor. Podendo chegar a horas dependendo do projeto da fonte de alimentação. Além de apresentar uma vida útil elevada eles agregam baixo consumo a intensidades luminosas típicas das soluções padrões. Além disto as soluções LEDs tem grande apelo ecológico por não possuir metais pesados em sua composição, ao contrário da principal alternativa de baixo consumo: as lâmpadas fluorescentes. Todas estas características fazem com que as lâmpadas LEDs sejam cada vez mais uma alternativa viável, principalmente para os europeus que já estão submetidos a uma legislação mais rígida.

4 2 Estudo de caso Greggs Plc (PHILIPS): 2.1 Troca de lâmpadas halógenas e fluorescentes por lâmpadas LED: Greggs Plc é a maior rede de padarias do Reino Unido. A loja que recebeu a iluminação LED é provavelmente a primeira loja varejista a iluminar a sua área de vendas inteiramente com soluções de iluminação LED, projetadas e fornecidas pela Philips Lighting. Comparada com lojas que utilizam iluminação convencional, a nova instalação prevê uma economia de 50% no consumo de energia destinada a iluminação, isto equivale a uma redução de 2 toneladas de emissão de carbono por ano. Além disto o pouco aquecimento das soluções LED irá provavelmente diminuir o consumo de energia destinado a refrigeração da loja durante os meses de verão. 2.2 Solução: Este projeto de troca de lâmpadas convencionais por lâmpadas LED é apenas mais um de uma série de outros projetos destinados a reduzir o consumo de energia nas lojas da Greggs, que compreende mais de 1400 lojas em todo o Reino Unido. Nós temos seguido o progresso da iluminação LED por algum tempo, esperando que ela oferecesse os padrões de performance e custo que nós necessitávamos. Explicou o gerente da loja Garry Graham. Nós estamos muito satisfeitos com os resultados na Bromley (loja da Greggs com iluminação LED) e estaremos avaliando a performance da iluminação para incluí-la em outras lojas no futuro. Ele acrescentou. A loja usa uma combinação de luminárias no nível do teto e pontos de iluminação, suplementado por iluminação nas prateleiras. Todas as soluções são alternativas LED das lâmpadas fluorescentes e halógenas. Proporcionando uma redução na carga elétrica instalada de mais de 1,5kW. O interior da loja foi projetado pela consultoria de design Inspire, que foi inicialmente contra usar apenas soluções LEDs. Nós temos usado LEDs no comércio para pontos de iluminação e iluminação de prateleiras, mas nunca havíamos utilizado para uma solução global de iluminação. Nós estávamos duvidando da ideia, então desafiamos a Philips para provar que a iluminação ambiente LED iria funcionar. Comentou Amanda George da Inspire. Eles certamente fizeram isto e nós acreditamos que este será a tendência para as lojas no futuro ela continuou. Para a luz ambiente foi utilizada a lâmpada LuxSpace de 19W. Com luminárias no nível do teto e temperatura de cor de 3000K. A iluminação do ambiente é complementada com pontos de iluminação direcionais de 12W, com feixe de iluminação de 20º e temperatura de 2700K. Para a iluminação das prateleiras foram utilizadas lâmpadas ew Profile de 3000K, nas potências de 4,5W, 10W e 20W, dependendo da necessidade de iluminação de cada local.

5 Além da economia inicial de energia a Greggs também será beneficiada por uma redução nos custos de manutenção, devido a grande vida útil das soluções LEDs, isto significa que não será necessária nenhuma troca de lâmpadas ao longo da vida útil da loja. Um último benefício é o fato de que a loja não terá lâmpadas de descarga para fazer o descarte de acordo com as diretrizes da WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment). Nós estamos muito satisfeitos com o fato da Greggs adotar o sistema de iluminação LED da Philips na sua loja da Bromley, e esperamos que outros comércios sigam o exemplo da Greggs, comentou Ian Russell, Gerente dos negócios comerciais da Philips Reino Unido. Figura 1: Iluminação com lâmpadas fluorescente e halógenas Figura 2: Iluminação com soluções LED.

6 2.3 Estudo da viabilidade das soluções Como o estudo de caso não fornece a informação de quais lâmpadas foram utilizadas anteriormente, será proposto neste trabalho soluções similares as soluções LEDs, ou seja, o fluxo luminoso fornecido pelas lâmpadas será o mesmo. Além disto, serão propostas soluções de acabamento semelhante ao acabamento proporcionado pelas soluções LEDs. Para a iluminação ambiente foram utilizadas lâmpadas com luminárias no nível do teto, a solução LED utilizada no estudo de caso é apresentada abaixo, em seguida é mostrada a solução similar utilizando lâmpadas halógenas: Lâmpada LuxSpace de 19W: Lâmpada halógena (PAR20) equivalente ao da solução LuxSpace de 19W:

7 2.3.3 Lâmpada SpotLED: Lâmpada halógena (MV G9) equivalente ao da solução SpotLED 12W: Para comparação entre a lâmpada SpotLED e a equivalente halógena, será utilizada a lâmpada de 40W:

8 2.3.5 Lâmpada ewprofile: Para comparação será utilizada apenas a lâmpada de 20W Lâmpada fluorescente:

9 2.3.7 Análise Econômica: Para realizar a análise econômica foram utilizados os preços das lâmpadas pesquisados em sites na internet: Lâmpada LuxSpace 19W: R$ 1136,30 (fonte: preço da lâmpada de 28W) Lâmpada Halógena PAR20 50W: R$17,95 (fonte: Lâmpada SpotLED 12W: R$ 671,63 (fonte: preço da lâmpada de 15,3W) Lâmpada Halógena MV G9: R$ 2,31 (fonte: Lâmpada ewprofile 20W: R$ 515,23 (fonte: preço da lâmpada de 18W equivalente da OSRAM) Lâmpada fluorescente 18W + reator: R$ 17,50 (fonte: Considerando o preço da energia elétrica de: R$ 0,3986/kWh (fonte: Celesc Distribuição SA), o estudo da viabilidade econômica é apresentado abaixo: LuxSpace x Halógena PAR20: Preço total Lâmpada Int. Vida Potência Preço Trocas Horas Preço Preço Luminosa útil ligada/dia energia manutenção LuxSpace 1000 lm 50000h 19W R$1136, h R$378,67 R$1136,30 R$1514,97 19W Halógena 850lm 2000h 50W R$17, h R$996,50 R$448,75 R$1445,25 PAR SpotLED x Halógena MV G9: Preço total Lâmpada Int. Vida Potência Preço Trocas Horas Preço Preço Luminosa útil ligada/dia energia manutenção SpotLED 260 lm 50000h 12W R$671, h R$239,16 R$671,63 R$910,79 12W Halógena 300lm 2000h 40W R$2, h R$797,20 R$57,75 R$854,95 MV G9

10 ewprofile 20W x Fluorescente 18W: Lâmpada ewprofile 20W Fluorescente 18W Preço total Int. Vida Potência Preço Trocas Horas Preço Preço Luminosa útil ligada/dia energia manutenção 1042 lm 48000h 20W R$515, h R$382,65 R$515,23 R$897, lm 15000h 18W R$17, h R$344,39 R$52,50 R$396, Viabilidade: Apesar de todas as soluções propostas apresentarem um custo total maior que os das soluções usuais, existem alguns benefícios que não são citados durante a análise econômica: Para as combinações e houve uma grande redução no consumo de energia elétrica. Apesar disto o preço total da solução foi maior que o da solução usual o que pode ser explicado com o fato de não ser levado em conta o custo das luminárias das lâmpadas halógenas e de que a solução equivalente LED já vem pronta com esta luminária, apresentando inclusive um acabamento melhor. Além disto, como citado no estudo de caso, as soluções LEDs não geram tanto aquecimento como as lâmpadas halógenas, diminuindo o gasto com refrigeração nos meses mais quentes. Para a combinação não houve ganhos nem em consumo de energia elétrica, nem em custos de manutenção. O grande ganho que pode ser observado nestas trocas são os ganhos em segurança para o usuário, devido ao fato destas luminárias serem utilizadas em baixo das prateleiras poderia ocorrer toque com a lâmpada ou quebras. Outro ganho é o fato das soluções LEDs não apresentarem metais pesados em sua composição, ajudando a cortar gastos com a WEEE (waste electrical and electronic equipment).

11 CONCLUSÃO Algumas iniciativas já foram tomadas no Brasil para permitir que o consumidor avalie melhor a qualidade da lâmpada que ele compra como, por exemplo, a indicação da eficiência energética no rótulo da embalagem. Porém, esta indicação não contém informações importantes para o consumidor como o fator de potência da lâmpada, materiais que a constituem e a forma com que deve ser realizado o descarte desta. Na Europa a situação é diferente, já foram implementadas diversas normas que garantem que as empresas produtoras de lâmpadas que contém metais pesados realizem o seu descarte de forma adequada, além de existirem selos identificando se a lâmpada é livre de metais pesados ou não. Isto faz com que o consumidor seja mais consciente na compra, principalmente devido ao fato das diretrizes atuarem diretamente no bolso do consumidor ou da companhia produtora. Este provavelmente foi um dos argumentos utilizados para a instalação de lâmpadas LEDs no estudo de caso apresentado neste trabalho. O artigo tem grande apelo ambiental, porém não apresentava a viabilidade econômica da solução. Elaborando um estudo com base nos preços adotados no mercado brasileiro viu-se que a troca não é viável do ponto de vista econômico para trocas de lâmpadas fluorescentes por lâmpadas LEDs (utilizando soluções LED de marcas mundialmente reconhecidas). Porém a situação se inverte quando são estudadas as trocas de lâmpadas halógenas por lâmpadas LEDs, pois se tem uma grande melhora na eficiência energética, os gastos com manutenção das lâmpadas halógenas, além de gastos com as luminárias tornam o investimento neste tipo de lâmpada pouco viável, quando se analisa a solução em longo prazo. O estudo apresentado neste trabalho avaliou uma tendência que esta cada vez mais próxima de se tornar viável para inúmeras aplicações. Apesar de toda a síntese ser baseada em soluções de empresas ambientalmente responsáveis, esta ocorrendo uma grande ocupação do mercado consumidor de soluções de empresas com soluções LEDs duvidosas. Isto ocorre principalmente devido ao fato de que no Brasil não existe uma legislação específica para lâmpadas LEDs. Porém, antes de uma legislação adequada para este tipo de lâmpada, vê-se necessário uma legislação mais rígida para o fator de potência das lâmpadas fluorescentes compactas e reatores, além de claro, legislações que comprometessem os fabricantes com o descarte destas lâmpadas. Isto certamente faria com que as soluções LEDs cada vez mais aparecessem como uma alternativa competitiva.

12 BIBLIOGRAFIA PHILIPS. ESTUDO DE CASO GREGGS PLC. 2009, Koninklijke Philips Electronics N.V. MOTA, Rodrigo E.; SILVA, Tiago A.; GUEDE, José Ricardo A. ANÁLISE DA VIABILIDADE DE ILUMINAÇÃO À LEDs EM RESIDÊNCIAS. XIII INIC, Universidade do vale do Paraíba. MASCIA, Antonio R. ESTUDO COMPARATIVO ENTRE LÂMPADAS FLUORESCENTES COMPACTAS E LÂMPADAS INCANDESCENTES, CONSIDERANDO A VIABILIDADE ECONÔMICA. Trabalho de conclusão de curso. Universidade federal do pampa. PHILIPS. EU 27 ENVIRONMENTAL LEGISLATION FOR LIGHTING. Janeiro de Holanda. PHILIPS. CATÁLOGOS DE LÂMPADAS. OSRAM. CATÁLOGOS DE LÂMPADAS.