Geração Distribuída: Uso da Energia Solar em Condomínios de

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1 1 Resumo Geração Distribuída: Uso da Energia Solar em Condomínios de Edifícios José Genilson de Azevedo Projeto, Execução e Controle em Engenharia Elétrica Instituto de Pós-Graduação e Graduação IPOG Recife, PE, 3 de novembro de 2015 O conceito inicial da geração distribuida foi identificado no inventor, cientista e empresário Thomas A. Edson ( ), quando efetivou a instalação do primeiro sistema de geração de energia elétrica na cidade de Nova Iorque, em 1882.A geração central construída alimentava lâmpadas incandescentes de aproximadamente 59 clientes, em uma área com cerca de 1 km². Neste caso,existia uma fonte de energia próxima à carga de pouco acesso àlinha elétrica de uma hidrelétrica. Com a evolução do Sistema Elétrico de Potência, grandes centrais foram construídas e passaram a alimentar cargas distantes, formando um modelo cada vez mais centralizado. Porém, o crescimento significativo da demanda, acompanhado da emissão de poluentes ao meio ambiente, como também o surgimento de novas tecnologias de geração de pequeno porte, surgiu a necessidade da descentralização do fornecimento da energia, surgindo assim a figura de pequenos geradores, aliviando necessariamente o sistema elétrico.este artigo tem como objetivo indicar as vantagens no uso da geração distribuída em condomínios de edifícios, com uma aplicação prática de viabilidade econômica, proporcionando redução na conta de energia elétrica através dos créditos de geração, mostrando benefícios tanto para o consumidor como também para o fornecedor da energia elétrica. O estudo mostra uma forma de garantir a disponibilidade da eletricidade em baixa tensão para o cliente cativo. Possui as etapas de análise de perfil de carga, estudo de consumo da energia elétrica, análise da viabilidade técnica e econômica das ações a implementar, e elaboração de proposta. A metodologia utilizada baseia-se em pesquisa bibliográfica em livros, revistas e artigos, e aplicação de estudo de caso de créditos de energia por sistema fotovoltaico em condomínio de edifícios. Os resultados mostram um investimento necessário em torno de R$ 9.418,32, com possibilidade de retorno do investimento em menos de 10 anos, beneficiando um ganho de R$ ,33 ao longo dos 25 anos de vida útil, numa Taxa de Retorno do Investimento em 8,59%. Palavras-chave:Geração Distribuída. Sistema Elétrico. Energia solar. Sistema Fotovoltaico. Crédito na fatura. 1. Introdução Segundo James Clerk Maxwell ( ), energia é aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema, em oposição a uma força que resiste a essa mudança. Isto mostra

2 2 que, para que ocorra uma mudança de estado no sistema, tais como transformar energia mecânica em elétrica, energia potencial em cinética, ou energia solar em elétrica, é necessário que exista uma quantidade de energia, que por sua vez, em uma determinada reserva denominada fonte. É extremamente importante a sustentabilidade desta fonte para uma eficaz e eficiente continuidade no suprimento de energia, frente ao significativo crescimento da demanda. Manter o sistema elétrico disponível para este suprimento requer diversas ações, dentre elas, o mantimento da sua capacidade em fornecer energia elétrica. O emprego da geração distribuída nos dias atuais, dentro de seus objetivos conceituais, visa proporcionar uma folga no carregamento das grandes centrais geradoras, resultando em ganhos de suprimento. Este trabalho apresenta um estudo de caso de uso da geração de energia elétrica por sistema fotovoltaico em condomínio de múltiplas unidades consumidoras, analisando os benefícios no que se refere à disponibilidade de energia, como também a créditos de consumo junto à concessionária local. O estudo evidencia a prática do uso da geração distribuída, que se expande nas áreas de planejamento estratégico em energia, viabilidade técnica e econômica, e no diagnóstico energético. Este artigo está organizado da seguinte forma: Conceituação da geração distribuída; importância do uso da geração própria nos dias de crise econômica atuais; o uso da geração distribuída em edificações; geração de energia elétrica por sistemas fotovoltaicos; aplicação de estudo de caso, cujas etapas são estudo das características do perfil da carga, análise de perfil de irradiação solar local, análise de comportamento de consumo energético, elaboração de diagnóstico para o uso da geração solar; e conclusões. 2. Geração Distribuída: Conceitos básicos Para o Instituto Nacional de Eficiência Energética (INEE, 2015), a Geração Distribuída é uma expressão usada para designar a geração elétrica realizada junto ou próxima do(s) consumidor(es) independe(s) da potência, tecnologia e fonte de energia. Este conceito mostra uma realidade de certa forma antiga, diante dos locais que não tinham acesso às linhas elétricas, sendo assim essenciais as pequenas gerações. No Brasil, por exemplo, estimava-se nos anos 2000 que cerca de 25 milhões de pessoas, aproximadamente 15% da população do país na época, viviam sem acesso à energia elétrica (Walter, 2000). O conceito da GD tinha um foco direcionado somente a esta realidade, para suprir esta deficiência no Setor Elétrico. Mas, diante das grandes melhorias na tecnologia dos vários tipos de geração, surge uma importante opção: Crédito de energia elétrica pela Geração Distribuída. Os consumidores brasileiros residenciais têm participação significativa no consumo de energia elétrica. Com este potencial, juntamente com a evolução tecnológica, é interessante o emprego de pequenos geradores, amortizando o sistema elétrico. Como pode ser visto no gráfico da Empresa de Pesquisa Energética (EPE) abaixo, elaborado pelos dados de consumo em períodos de verão e inverno, em torno de 25% esta classe tem destaque. Nota-se que existe certa continuidade neste percentual, caracterizando bem o perfil de consumo em períodos de

3 3 pico e de baixa. Figura 1 Evolução da participação das classes de consumo Fonte: EPE (2015) Criada em 2012, a resolução nº 482 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL, 2012) estabeleceu regras para injeção de energia elétrica nas redes das concessionárias locais por meio de pequenos sistemas de geração. A quantidade excedente de energia elétrica inserida é transformada em créditos para o consumidor. Esta compensação de créditos obedece à seguinte ordem: no mesmo posto tarifário, sendo na mesma unidade e no mesmo ciclo de faturamento; em outro posto tarifário, sendo na mesma unidade e no mesmo ciclo de faturamento; no mesmo posto tarifário, sendo em outra unidade consumidora e no mesmo ciclo de faturamento; em outro posto tarifário, sendo em outra unidade consumidora e no mesmo ciclo de faturamento; para as demais unidades consumidoras, sendo no mesmo ou em outro posto tarifário e no mesmo ciclo de faturamento, só que estas unidades têm que ser cadastradas previamente pelo consumidor e obedecida à ordem de prioridade escolhida por ele; e repetir os mesmos procedimentos citados anteriormente para ciclos de faturamento posteriores, obedecendo ao limite de 36 meses de validade dos créditos. Como ilustração, seguem abaixo três exemplos de forma de pagamento.

4 4 Figura 2 Caso 1: Geração maior que o consumo Fonte: Conforme a figura 2, a geração de 300 quilowatts-hora (kwh) foi maior que o consumo de 100kWh, resultando um saldo de 200kWh para crédito da energia elétrica. O pagamento para este caso foi equivalente ao mínimo, que é 100kWh. Figura 3 Caso 2: Geração menor que o consumo Fonte:

5 5 Já na figura 3, a geração (100kWh) foi menor que o consumo (300kWh), resultando um saldo de 200kWh de faturamento da energia elétrica. O pagamento para este caso foi correspondente ao consumo de 200kWh, ou 100kWh, caso a unidade consumidora já possua crédito. Figura 4 Caso 3: Geração igual ao consumo Fonte: Já na figura 4, a geração (300kWh) foi igual ao consumo (300kWh), resultando um saldo zerado. Porém, o pagamento do referido mês foi mínimo equivalente a 100kWh. Neste caso, percebe-se que não é interessante que se gere exatamente o que se consome, pois existe a condição de pagamento mínimo. No caso da Companhia de Eletricidade de Pernambuco (CELPE, 2015), em clientes de baixa tensão, o mínimo é 30kWh (consumidor monofásico) ou 100kWh (consumidor trifásico). A regra de créditos na fatura é aceita para geração de energia por fontes renováveis, tais como energia hidráulica, solar, eólica, biomassa ou cogeração qualificada (ANEEL, 2012), fontes estas que se destacam pelo seu potencial de crescimento no Brasil. Segundo o Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE, 2015) elaborado pela EPE, o conjunto das fontes renováveis tem tendência de crescimento a uma taxa média de 5,1% ao ano, aumentando sua participação de 43,1% para 45%em 2021 (Revista o Setor Elétrico, 2012). Estas pequenas geradoras são classificadas de acordo com a potência instalada, que são: microgeração, para potências menores ou iguais a 100kW; e minigeração, para potências superiores a 100kW e menores ou iguais a 1000kW. Esta opção irá proporcionar diversas vantagens, tanto para os consumidores, como também para o Sistema Elétrico. Dentre estas, destacam-se as seguintes: 1) Redução das perdas elétricas - com a diminuição do fluxo de potência nas linhas de

6 6 transmissão, as perdas elétricas são reduzidas. Pode-se evidenciar esta informação através do cálculo do efeito joule. A redução da potência transmitida acarreta em diminuição da corrente elétrica, que por consequência proporciona a redução de perdas nas linhas; 2) Menos investimentos na ampliação - desta forma, os investimentos necessários para o suprimento da demanda são reduzidos, uma vez que boa parte das unidades consumidoras fornece energia elétrica para as redes de distribuição; 3) Aumento da capacidade do Sistema Elétrico - a redução de carga proporciona ganho na capacidade de suprimento de energia; e 4) Redução no impacto ambiental - com a redução de investimentos, construções de grandes centrais de energia elétricas, como as usinas hidrelétricas, são minimizadas, reduzindo assim os impactos que este tipo de geração causa no meio ambiente. 3. Geração Distribuída: Uma boa alternativa para a crise energética no Brasil Nos últimos anos, o setor energético vem atravessando uma crise expressiva, afetando e muito os consumidores. Uma das evidências atuais está no aumento das tarifas de energia de acordo com o uso de recursos na geração (representadas pelas bandeiras tarifárias). Para a bandeira verde, a tarifa não sofre nenhum acréscimo, devido ao uso normal dos recursos naturais (principalmente a água). Para a bandeira amarela, a tarifa sofre um acréscimo de R$ 0,025 para cada kwh consumido, devido às condições menos favoráveis na geração. E para a bandeira vermelha, a tarifa sofre um acréscimo de R$ 0,045 para cada kwh consumido (CELPE, 2015). Diante deste cenário, uma boa alternativa para os consumidores, ainda pouco explorada, está na geração distribuída. Em épocas de crise, o uso da criatividade torna-se essencial para a nossa sobrevivência, surgindo assim novas oportunidades que se consolidam no mercado. O uso de pequenos geradores viáveis torna os consumidores em produtores de energia elétrica, garantindo a eles benefícios tais como os créditos de energia, amenizando o seu orçamento de custos. Esta opção traz uma perspectiva de que proporcionará uma redução a médio e longo prazo de investimentos em ampliação na capacidade de suprimento de energia elétrica no Brasil. O custo de implantação destes pequenos geradores ainda está relativamente alto. Observando este cenário, é importante que ações do governo sejam amplamente efetivadas. Um exemplo disto é o que ocorre em Minas Gerais, onde o governo cobra do produtor o Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS) na energia líquida consumida, e não como na maior parte dos estados brasileiros, que é na energia gerada. Outro exemplo está na área da energia solar. O governo federal, com estímulo do Ministério de Minas e Energia (MME), está tomando ações para que este tipo de geração seja de fato consolidada nas grandes cidades do país. A estimativa é que, até 2024, 700 mil consumidores residenciais e comerciais

7 7 instalarão painéis fotovoltaicos, prevendo um potencial de 2GW de potência instalada com esta modalidade de geração distribuída, cabendo também a outras fontes, como a eólica (ANEEL, 2015). Existe uma previsão de que, até 2050, 13% das residências brasileiras sejam alimentadas por esta fonte (EPE, 2015). Estas e outras ações mostram uma tendência significativa para a redução de custo, tornando a geração distribuída muito mais útil para o consumidor. 4. Geração Distribuída em Edificações Segundo o Balanço Energético Nacional (BEN, 2015), as edificações (industrial, comercial, serviços, residencial e público) no Brasil representam a principal demanda de eletricidade, com um consumo de aproximadamente 50% do total. A necessidade de se praticar soluções energeticamente eficientes proporciona justamente o uso destas edificações para traçar um novo perfil, caso passem a economizar energia, ou até mesmo a gerar. Conforme a Green Building Council Brasil (GBC BRASIL, 2015), a sustentabilidade e a economia são temas que cada vez mais crescem no país. Dentre as ações atuais, há, por exemplo,promoção de sistemas de etiquetagem de edificações projetadas e construídas buscando maximizar seu desempenho energético, bem como atividades de readequação energética existentes. Figura 5 Geração distribuída em edificações Fonte: Atualmente no Brasil, existem 224 edificações com certificação LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) e 10 edificações certificadas pelo Selo PROCEL (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica). Estas ações já proporcionaram um potencial mínimo de redução de 30% ou mais. Descontando-se as perdas, o consumo de energia elétrica chega a 516,6 terawatts-hora (TWh), sendo que 258TWh (equivalente a 60 bilhões) são consumidos apenas pelas edificações. Estas edificações com eficiência energética (chamadas de condomínios verdes) possuem um potencial de redução de 77,49TWh, mostrando que é

8 8 possível readequar o suprimento de energia sem grandes investimentos nos grandes sistemas de geração, transmissão e distribuição (GBC BRASIL, 2015). Estas novas perspectivas de mercado envolvendo a conscientização da eficiência energética deixam os proprietários de imóveis bastante atentos, frente aos novos investimentos que serão um diferencial na escolha de uma edificação. A ineficiência energética provoca grandes perdas financeiras e de oportunidades significativas. Ações eficientes geram novos empregos, eleva o padrão técnico do setor, atenua o impacto ambiental e consequentemente melhora a qualidade de vida. 5. Geração de energia elétrica por sistemas fotovoltaicos Mediante a crise energética, a energia solar vem cada vez mais se destacando no mercado brasileiro. É de fácil instalação, fonte solar considerada infinita, não faz barulho, não é poluente, e custo de manutenção baixo, sendo uma fonte renovável ideal em locais com significativa radiação solar. O avanço tecnológico vem sendo ultimamente importante para a redução dos custos de instalação. Seu crescimento tem destaque há bastante tempo. Em 2008, a taxa média de crescimento anual de capacidade de geração solar já era aproximadamente 60%, superando outras fontes renováveis, tais como o biodiesel, energia eólica, etc. (REN21, 2008). Conforme a ANEEL (2015), em outubro do ano corrente, a geração distribuída superou a marca de 1000 adesões de consumidores, num total de 1125 conexões no País, representando ao todo uma potência instalada de 13,1 megawatts (MW). A fonte mais utilizada pelos consumidores é a solar com 1074 adesões, como também possui a maior potência instalada, com aproximadamente 9,9 MW. Minas Gerais (que possui incentivos do governo supracitados anteriormente) é o estado com mais micro e minigeradores, num total de 213 conexões. Figura 6 Número de conexões por fonte Fonte: ANEEL (2015)

9 9 Esse crescimento tem grande potencial de consolidação no mercado, principalmente no setor residencial, com o benefício da diminuição da conta de luz, economizando assim energia. Existem outras vantagens, tais como: a sustentabilidade, pois os painéis fotovoltaicos praticamente são recicláveis e produzem energia elétrica até mesmo por mais de 40 anos sem poluir o meio ambiente, e não contribuem com o aquecimento global; a eficiência, pois produz energia elétrica no seu local de consumo; a economia, que é obtida ao longo da vida útil do sistema; a valorização do imóvel, pois o local proporciona uma conta de energia elétrica reduzida;redução de taxas de condomínio; e a simplicidade de instalação. A energia solar consiste na captação de energia luminosa derivada do sol, com posterior transformação em energia útil ao homem, podendo principalmente ser térmica, elétrica ou mecânica. Um sistema fotovoltaico é composto basicamente pelo painel solar, inversor, quadros elétricos e acessórios, formando assim um gerador fotovoltaico.vale salientar que o uso de baterias não faz parte do contexto de crédito de energia nas contas de luz. De forma geral, as placas solares transformam a energia solar em elétrica na forma de corrente contínua (CC) através da luz do sol. Já o inversor, também conhecido como inversor Grid-Tie, converte a corrente contínua das placas solares para a forma de corrente alternada (CA), equilibrando a frequência com a da rede local. Após o inversor, a energia elétrica alimenta a unidade consumidora, com possibilidade de injetar energia na rede local. Um sistema de energia solar é instalado em pequenas unidades consumidoras basicamente em seis etapas: preparação do telhado, onde a equipe sobe no local e verifica as necessidades para fixação das placas solares; fixação dos suportes, aparafusando-os no local determinado, de acordo com as características existentes; fixação dos trilhos nos suportes, sendo estes feitos para serem encaixados satisfatoriamente nos suportes e disponibilizar um local eficaz para a instalação das placas solares; posicionamento das placas sobre os trilhos e conexão dos cabos, posicionando-as em seus respectivos lugares e com a ligação em série (ou em paralelo); fixação das placas nos trilhos de forma permanente, com os todos os cabos fixados aos trilhos para não ficarem soltos no telhado; e conexão das placas no inversor e posteriormente na rede elétrica.

10 10 Figura 7 Esquema funcional de um Sistema Fotovoltaico Fonte: Por outro lado, existem algumas desvantagens no uso deste sistema, tais como: variação na quantidade de energia gerada devido às variações climáticas (chuvas, neve, etc.), como também a não geração durante o período noturno; locais em latitudes médias e altas (como exemplos, Finlândia, Nova Zelândia, etc.); Pouca eficiência no armazenamento da energia solar, se comparada com outras fontes como carvão, petróleo, entre outras; e baixo rendimento dos painéis solares, sendo entre 13% e 16% para os policristalinos e entre 14% e 21% para os monocristalinos (Portal Solar, 2015). Para esta última, já existem pesquisas promissoras para o melhoramento dos rendimentos. A empresa suíça Airlight Energy desenvolveu uma nova forma de captação da energia oriunda do sol, chamada de Solar Sunflower. Possui uma estrutura com 36 painéis solares arranjados em forma de girassol. Esta estrutura foi desenvolvida em parceria com a International Business Machines Research (IBM Research), de Zurique, Suíça. É capaz de aumentar a captura da energia, transformando-se em cerca de sóis, usando dois tipos de tecnologias (combinação da energia fotovoltaica e termal). Esta combinação determina uma eficiência de 80% na produção de energia (um percentual muito elevado em comparação com outras tecnologias). Os 36 painéis, feitos de alumínio, funcionam como espelhos na reflexão da luz. Para o resfriamento, pois a captura chega a temperaturas maiores de 1500º C, é usada uma

11 11 tecnologia aplicada pela IBM na utilização da água, que por sua vez é usada para outras finalidades. Entre elas está o aquecimento de prédios universitários em Zurique. O resultado da tecnologia é uma alta produção de energia. São 12kW de energia fotovoltaica, além dos 21kW de energia termal usada para outros fins (Revista EXAME, 2015). 6. Estudo de caso prático: Créditos de energia por sistema fotovoltaico em condomínio de edifícios O caso abaixo expõe uma aplicação de um sistema fotovoltaico nos circuitos elétricos do condomínio de um edifício para viabilidade no orçamento. Foi feito um diagnóstico energético, avaliando o comportamento de consumo de energia elétrica e dimensionamento de um gerador de energia elétrica através da energia solar. O estudo teve como foco o consumo de energia elétrica dos circuitos elétricos do condomínio, e não dos apartamentos. O condomínio diagnosticado, localizado na cidade de Recife-PE, possui cerca de 1 bloco, composto de sete andares, com 4 apartamentos por andar, totalizando 28. Os circuitos auxiliares do condomínio são alimentados em 220 V em BT (Baixa Tensão), monofásicos na frequência de 60 Hz, com cargas do tipo lâmpada, tomadas, bombas, entre outras. Possui um histórico consumo mensal de acordo com gráfico abaixo: Figura 8 Histograma do consumo de energia elétrica dos circuitos do condomínio Fonte: Dados produzidos pelo autor (2015) Diante do perfil encontrado, foram efetivadas as etapas abaixo Análise da Irradiação Solar Local

12 12 A Irradiação solar corresponde à radiação detida em uma determinada área na superfície da terra em certo tempo, cuja intensidade é na unidade kwh/m²/dia. Para sua determinação, a principal referência encontra-se no mapeamento elaborado pelo projeto SWERA (Solar and Wind Energy Resources Assessment), e do NREL (National Renewable Energy Laboratory). Para a localidade do referido condomínio, a irradiação média considerada foi de 5kWh/m²/dia Análise da Performance Ratio Trata-se da eficiência interna do sistema. Seu valor é indicado em porcentagem, variando geralmente entre 50% e 90% (estimativa média em torno de 75%). Para este parâmetro, são considerados os seguintes aspectos: perdas no inversor (de 6% a 15%); perdas pela temperatura (de 5% a 15%); sombreamento (de 0% a 40%); perdas nos cabos CC entre 1% e 3%; perdas nos cabos CA entre 1% e 3%; e perdas relativas à poeira e sujeira (2%). Para o referido estudo de caso, a Performance Ratio considerada foi de 80% Cálculo da Potência Máxima dos Painéis Solares Através do histórico de consumo mostrado na figura 8, foi determinado o seguinte critério: será necessária uma geração de energia em torno de 120kWh mensal para que, em alguns meses, a energia líquida seja o mínimo, que é próxima a 30kWh. Com isto, obtemos a potência dos módulos solares necessárias de acordo com a seguinte expressão: P = Eg (Irr x Per x N) [W] (1) Onde P é a potência nominal do sistema fotovoltaico, Irr é a irradiação solar, Per é a performance ratio, e N é o número de dias mensal (considerado 30 dias). De acordo com a expressão supracitada, foi necessária uma potência de 1kW (pico) para os painéis solares Verificação do Melhor Ponto de Inclinação dos Painéis Solares Para a verificação da melhor inclinação dos painéis solares, foi utilizado o software RadiaSol 2, que tem na base de dados o mapa do SWERA. Com isto, o melhor valor encontrado para a cidade de Recife foi 12º voltado para o norte Especificação dos Painéis Solares Dentre as características, o painel escolhido possui algumas, que são: 36 células de silício monocristalino 125 x 125 mm²; vidro temperado 3,2 mm de espessura; rendimento do módulo 15,20%; dimensão do painel 1200 x 550 x 30 mm³; área do módulo 0,66 m²; temperatura de

13 13 operação entre 43º C e 47º C; tipo de terminal de saída caixa de junção padrão IP65; 900 mm de cabo de 4,0 mm²; potência máxima de 100W; tensão máxima do sistema 1000V (em CC); tensão de circuito aberto 22V; tensão máxima de operação 17,8V; e corrente máxima de operação 6,06A. Para o referido projeto, serão necessários 10 painéis de 100W de potência cada, totalizando 1kW Cálculo da Área Necessária Para o cálculo da área dos módulos necessária, foi utilizada a seguinte expressão: = (P 100%) (r 1000) [m²] (2) Onde A é a área necessária para a instalação dos painéis solares, e r é o rendimento. Para uma potência encontrada de 1kW, rendimento 15,20%, e Condição Padrão de Teste já definida na fórmula da expressão (2), 1000 W/m², a 25º C, a área necessária calculada foi de 6,6 m² Especificação do Inversor Para a escolha do inversor, é necessário observar alguns pontos das especificações dos painéis solares: potência nominal; tensão e corrente de operação; tensão de circuito aberto; e corrente de curto circuito. Já para o inversor, verificam-se as potências nominal e máxima; tensão de seguimento de potência máxima, conhecido como tensão MPPT (Maximum Power Point Tracker); e corrente máxima. O inversor escolhido possui as seguintes características na entrada (em CC): potência máxima 1725W; tensão máxima em circuito aberto 450V; tensão de seguimento de potência máxima (MPPT) entre 150V e 405V; corrente máxima 9A; e tensão nominal 360V. Características na saída (em CA): potência nominal 1500W; potência máxima 1650W; tensão nominal 230V; frequência 50Hz / 60Hz; corrente nominal 7A; corrente máxima 7,5A; e fator de potência maior que 99% Configuração do Sistema Fotovoltaico Os 10 painéis no projeto foram configurados em série, proporcionando uma tensão de operação na entrada (em CC) entre 178V e 220V e corrente entre 5,62A e 6,06A, atendendo aos critérios da tensão de seguimento de potência máxima (em CC) do inversor, que é entre 150V e 405V, e da corrente máxima na entrada CC, que é 9A Cálculo dos Custos Totais

14 14 Os custos foram resumidos na seguinte tabela: Item Descrição Tipo Valor Valor Qtde Unit. Total 01 Painel Solar Hilight HSPV-100Wp- R$ 524,00 10 R$ 5.240,00 100W monocristalino M 02 Inversor Solar 1500W DS 1500TL R$ 2.004,86 1 R$ 2.004,86 Duraluxe Sun 03 Fixação e instalação - R$ 1.086,73 1 R$ 1.086,73 (15% de custo) 04 Projeto (15% de custo) - R$ 1.086,73 1 R$ 1.086,73 CUSTO TOTAL R$ 9.418,32 Tabela 1 Custo de implantação de sistema fotovoltaico Fonte: Dados produzidos pelo autor (2015) Verificação das Tarifas de Energia Elétrica Como a unidade consumidora é do tipo residencial, em baixa tensão, monofásica, com consumo acima de 30 kwh, a tarifa de energia é de 0,56926 R$/kWh, sendo o ICMS de 25%, e os Programa de Integração Social (PIS) e Contribuição para Financiamento de Seguridade Social (COFINS) num total de 5,897%. Para este estudo de caso, foi considerada a bandeira verde, não ocorrendo assim aumento na tarifa Cálculo do Retorno Financeiro Com as tarifas encontradas, foi realizado o cálculo da energia líquida mensal, obtendo-se a seguinte tabela: Mês Consumo Energia SFV Energia Líq. (kwh/mês) (kwh/mês) (kwh/mês) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Total

15 15 Tabela 2 Cálculo da Energia Líquida Mensal em kwh/mês Fonte: Dados produzidos pelo autor (2015) Com a energia líquida encontrada, foi efetivada uma estimativa de economia anual na conta de energia elétrica com o sistema fotovoltaico dimensionado, obtendo-se a seguinte tabela: Mês Valor para Impostos Pag. Total Pag. Total a Distrib. (R$) (R$) com SFV sem SFV Jan 50,20 22,10 72,30 140,61 Fev 48,22 21,23 69,45 137,76 Mar 37,15 16,36 53,51 121,82 Abr 35,18 15,49 50,66 118,98 Mai 43,08 18,97 62,05 130,36 Jun 34,78 15,31 50,09 118,41 Jul 43,08 18,97 62,05 130,36 Ago 24,50 10,79 35,29 103,61 Set 30,04 13,23 43,26 111,57 Out 21,74 9,57 31,31 99,62 Nov 27,67 12,18 39,85 108,16 Dez 25,69 11,31 37,00 105,31 Total 421,33 185,51 606, ,57 Economia Energética Anual (R$ / Ano) 819,73 Tabela 3 Cálculo da Economia Anual em R$/Ano Fonte: Dados produzidos pelo autor (2015) Com o valor da economia anual na conta de energia encontrado, efetuou-se o cálculo do Tempo de Retorno do Investimento (conhecido como Payback), como também a Taxa Interna de Retorno (TIR). Foram consideradas as seguintes informações: vida útil de 25 anos para o sistema fotovoltaico; inflação anual de 6,14% (Banco Central, 2014); e taxa de aumento da energia de 8% (EPE, 2014). Antes, verificou-se o Valor Futuro (VFn) da economia anual, corrigido com taxa de aumento da energia, de acordo com a seguinte expressão: VFn = Veea x (1 + iae) ( ) [R$] (3) Onde Veea é o Valor da economia energética anual, iae é a taxa de aumento da energia, e n é o tempo em anos (variando-se entre 0 e 25). Com isto, calculou-se o Valor Presente (VPn) da economia anual corrigido com a taxa de inflação, de acordo com a seguinte expressão: VPn = VFn (1 + i) ( ) [R$] (4)

16 16 Onde i é a taxa de inflação. Sendo assim, foi verificado o tempo de retorno do investimento, conforme tabela abaixo. Ano (n) VFn (R$) VPn (R$) VPL (R$) 0 -R$ 9.418,32 -R$ 9.418,32 -R$ 9.418,32 1 R$ 819,73 R$ 819,73 -R$ 8.598,59 2 R$ 885,31 R$ 831,98 -R$ 7.766,61 3 R$ 956,13 R$ 844,41 -R$ 6.922,20 4 R$ 1.032,62 R$ 857,03 -R$ 6.065,17 5 R$ 1.115,23 R$ 869,83 -R$ 5.195,34 6 R$ 1.204,45 R$ 882,83 -R$ 4.312,51 7 R$ 1.300,81 R$ 896,02 -R$ 3.416,49 8 R$ 1.404,87 R$ 909,41 -R$ 2.507,08 9 R$ 1.517,26 R$ 923,00 -R$ 1.584,08 10 R$ 1.638,64 R$ 936,79 -R$ 647,29 11 R$ 1.769,74 R$ 950,79 R$ 303,50 12 R$ 1.911,31 R$ 965,00 R$ 1.268,50 13 R$ 2.064,22 R$ 979,41 R$ 2.247,91 14 R$ 2.229,36 R$ 994,05 R$ 3.241,96 15 R$ 2.407,71 R$ 1.008,90 R$ 4.250,86 16 R$ 2.600,32 R$ 1.023,98 R$ 5.274,84 17 R$ 2.808,35 R$ 1.039,28 R$ 6.314,12 18 R$ 3.033,02 R$ 1.054,81 R$ 7.368,93 19 R$ 3.275,66 R$ 1.070,57 R$ 8.439,50 20 R$ 3.537,71 R$ 1.086,57 R$ 9.526,06 21 R$ 3.820,73 R$ 1.102,80 R$ ,86 22 R$ 4.126,38 R$ 1.119,28 R$ ,14 23 R$ 4.456,50 R$ 1.136,00 R$ ,14 24 R$ 4.813,01 R$ 1.152,98 R$ ,12 25 R$ 5.198,06 R$ 1.170,21 R$ ,33 Tabela 4 Cálculo do Valor Presente Líquido VPL Fonte: Dados produzidos pelo autor (2015) Verificou-se que o Valor Presente Líquido (VPL) durante a vida útil do sistema fotovoltaico alcançou o valor de R$ ,33. Já para o Tempo de Retorno do Investimento (TRI), utilizou-se a seguinte expressão: TRI = [I] [( VPn) VU] (5)

17 17 Onde I é o investimento do sistema solar, e VU é o tempo total da vida útil do sistema, que neste caso considerou-se 25 anos. Encontrou-se assim o valor do TRI igual a 9,56 anos. Para o cálculo da TIR (para VPL = 0), utilizou-se a seguinte expressão: VPL = 0 = I + VPn (1 + TIR) ( ) (6) Onde I é o investimento do sistema solar, e o VPn é o Valor Presente num determinado ano n, de acordo com a tabela 4. Encontrou-se então o valor da TIR igual a 8,59%. Como critério de aprovação do Projeto, a TIR deve ser comparada com a Taxa Mínima de Atratividade (TMA), na seguinte condição: TIR > TMA. 7. Conclusões O estudo indicou as importantes vantagens da aplicação de sistemas fotovoltaicos em condomínios de edifícios, proporcionando através da viabilidade econômica redução na conta de energia elétrica. Os resultados indicaram um investimento necessário em torno de R$ 9.418,32, com provável retorno do investimento em menos de 10 anos, ganho de R$ ,33no decorrer dos 25 anos de vida útil do sistema, e Taxa de Retorno do Investimento em 8,59%. A aceitação do estudo prático dependerá da TMA, de acordo com a disponibilidade do investidor. 8. Referências ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. Conexões da geração distribuída nas redes de energia elétrica no Brasil. Brasília, Disponível no site: ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. Informações técnica sobre geração distribuída. Brasília, Disponível no site: CELPE, Companhia Energética de Pernambuco. Tarifas de energia elétrica. Recife, Disponível no site: GBC BRASIL, Green Building Council Brasil. Condomínios verdes. São Paulo, Disponível no site: INEE, Instituto Nacional de Eficiência Energética. Conceitos de geração distribuída. Rio de Janeiro, Disponível no site: LABSOL UFRGS, Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Softwares para energia solar. Rio Grande do Sul, Disponível no site:

18 18 MARQUES, M. C. S.; HADDAD, J.; MARTINS, A. R. S. (Coord.). Conservação de energia: eficiência energética de equipamentos e instalações. 3ª ed. Itajubá/MG: Eletrobrás, Procel Educação, Unifei, Fupai, O SETOR ELÉTRICO, Revista, edição 93. Geração distribuída. São Paulo, Disponível no site: