ELTON FAGUNDES BERTOI

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1 ELTON FAGUNDES BERTOI ANÁLISE DOS INCENTIVOS À MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA SOB A PERSPECTIVA DA VIABILIDADE ECONÔMICA DOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE Monografia apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, como parte dos requisitos para obtenção do diploma de Especialista em Gestão de Energia Orientadores: Prof a. Dr a. Gladis Bordin Porto Alegre 2012

2 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Programa de Pós-Graduação de Engenharia Mecânica Curso de Especialização em Gestão de Energia ANÁLISE DOS INCENTIVOS À MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA SOB A PERSPECTIVA DA VIABILIDADE ECONÔMICA DOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE ELTON FAGUNDES BERTOI ESTA MONOGRAFIA FOI JULGADA ADEQUADA COMO PARTE DOS REQUISITOS PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALISTA EM GESTÃO DE ENERGIA APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELA BANCA EXAMINADORA DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA Prof. Paulo Smith Schneider Coordenador BANCA EXAMINADORA: Prof. Dr a. Adriane Prisco Petry UFRGS / PROMEC Prof. Dr. Paulo Smith Schneider UFRGS / PROMEC Porto Alegre 2012

3 Faça as coisas o mais simples que você puder, porém não se restrinja às mais simples Albert Einstein

4 ELTON FAGUNDES BERTOI. Análise dos incentivos à microgeração distribuída sob a perspectiva da viabilidade econômica dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede fl. Monografia (Trabalho de Conclusão do Curso de Especialização em Gestão de Energia) Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. RESUMO Muitos governos têm diferentes opções para promover o uso das fontes de energia renováveis. Muitas vezes, uma mistura de instrumentos de incentivos é a chave para seu sucesso. As políticas de incentivos podem ser categorizadas em três grupos distintos: as políticas de regulamentação, os incentivos fiscais e de financiamento do capital. O foco do presente trabalho é o estudo destes instrumentos aplicados à microgeração distribuída, através de fontes renováveis de energia, pelo viés dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR) de distribuição de energia elétrica. A análise dos incentivos à microgeração distribuída é fundamentada através de um Estudo de Caso de implantação de um SFCR, integrado ao telhado de uma residência, cujo perfil de consumo é modelado de acordo com a curva característica de consumo da classe residencial no Brasil. São propostos cenários que permitam a aplicação de incentivos sob a perspectiva da aquisição dos componentes, do financiamento e subsídio de capital, de pagamento pela geração de energia elétrica, pelos incentivos fiscais e pelo sistema de compensação de energia conhecido como netmeringrecentemente adotado no Brasil. Recursos computacionais são empregados a fim de gerar dados para análise dos aspectos econômicos e financeiros do SFRC e da viabilidade do projeto pelos métodos do VPL (Valor Presente Líquido), PAYBACK e por uma métrica denominada por LCOE (Levelized Cost of Electricity). É realizada uma estimativa do montante de recursos financeiros necessários para tornar exequíveis os cenários incentivados. Os resultados do estudo indicam que, no Brasil, a microgeração distribuída, através de SFCR, não é viável economicamente sem o auxílio de políticas de incentivo. Entretanto, o sistema de compensação de energia (netmetring) e a implantação de linha de crédito, para financiamento do custo inicial investido num SFCR, revelam-se políticas suficientes para contornar esta tendência. PALAVRAS-CHAVE: Microgeração distribuída, SFCR, Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede, Incentivos às fontes renováveis de energia, viabilidade econômica de SFCR.

5 ELTON FAGUNDES BERTOI. Analysis of distributed micro-generation incentives from an economic feasibility perspective of Grid-Connected Photovoltaic Systems p. Specialization monograph. (Pós-Graduação em Engenharia Mecânica), Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, ABSTRACT Governments have a number of different options that they can use to promote renewable energy sources. Often, a mix of incentive instruments is the key to their success. It can be categorized into three distinctive groups: regulatory policies, fiscal incentives and public financing. The present work is focused on studying of incentive instruments applied to distributed micro-generation, which use renewable energy sources, from Grid-Connected Photovoltaic Systems (GCPV). The analysis of incentives for distributed micro-generation is based through a case study of building-integrated rooftop GCPV installation, whose consumption profile is modeled according to the characteristic curve of consumption in the Brazilian residential sector. A few scenarios are proposed allowing the use of incentives to components purchases, financing and capital allowance, electric power generation payments through tax incentives and the energy compensation system - known as netmering recentlyadopted in Brazil. Computational resources are used to generate data for analysis of economic and financial aspects of the SFRC and the feasibility of the project by the methods of the NPV (Net Present Value), PAYBACK and a metric called by LCOE (Levelized Cost of Electricity). It is proposed an estimate of the amount of financial resources necessary to make feasible incentived scenarios. The study results indicate that, in Brazil, distributed microgeneration through SFCR, is not economically viable without a contribuition of incentive policies. However, the energy compensation system (netmetering) and the implementation of a credit line to financing the initial cost invested in SFCR reveal themselves sufficient policy to overcome this trend KEYWORDS: Distributed micro-generation, GCPV - Grid-Connected Photovoltaic Systems, renewable energy sources incentives, Economic feasibility of GCPV.

6 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Mapa dos países com a tarifa FIT em 2008) Figura 2 - Evolução da potência total instalada de SFCR no japão Figura 3 - Disponibilidade de energias renováveis X demanda global anual de energia Figura 4 - Conexão do sistema fotovoltaico à rede de energia elétrica Figura 5 - Distribuição dos Custo de SFCR (Fonte: adaptado de AERBRAX) Figura 6 - Relação do custo inicial do investimento - aquisição nacional Figura 7 - Relação do custo inicial do investimento aquisição por importação direta Figura 9 - Perfil de consumo para uma atividade comercial Figura 8 - Curva de carga típica do Sistema Interligado Nacional Figura 10 - Segregação do mercado de energia elétrica Figura 11 - Perfil residencial de consumo médio horário anual e mensal estimado para o Estudo de Caso Figura 12 - Estimativa da geração anual de energia elétrica Figura 13 - Contribuição da energia gerada pelo SFCR Figura 14 - Fluxo de caixa do sistema - aquisição nacional e sem incentivos Figura 15 - Fluxo de caixa do sistema - aquisição nacional e financiamento Figura 16 - Fluxo de caixa do sistema - aquisição nacional, financiamento e outros incentivos Figura 17 Fluxo de caixa do sistema importação direta, sem financiamento Figura 18 - Fluxo de caixa do sistema importação direta, com isenção de impostos Figura 19 - Fluxo de caixa do sistema importação direta, Figura 20 - Consulta de preço no mercado nacional... 68

7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Políticas de incentivos a fontes renováveis de energia em alguns países Tabela 2 - Valor da tarifa prêmio para faixas de potência instalada Tabela 3 - Variação do tarifa de energia elétrica (LIGHT-Rio) e da inflação (IPCA) Tabela 4 - Custo do SFRC no mercado nacional Tabela 5 - Preços dos módulos de inversor importados com incidência de taxas Tabela 6 - Custo final do SFCR atravé de importação direta Tabela 7 - Resultados da simulação - aquisição nacional e sem incentivos Tabela 8 - Resultados da simulação - aquisição nacional e financiamento Tabela 9 - Resultados da simulação - aquisição nacional, financiamento e outros incentivos 47 Tabela 10 - Resultados da simulação - importação direta, sem incentivos Tabela 11 - Valores dos módulos e inversor importados sem incidência de impostos Tabela 12 - Resultados da simulação - importação direta, com isenção de impostos Tabela 13 - Resultados da simulação - importação direta, com isenção Tabela 14 - Resultados da simulação - sem compensação do excedente gerado Tabela 15 - Resultados da simulação - Cenário restritivo Tabela 16 - Dados da análise econômica para o Estudo de Caso (Cenário 1 e 3) Tabela 17 - Dados da análise econômica para o Estudo de Caso (Cenário 2 e 3) Tabela 18 - Dados da análise econômica para o Estudo de Caso (Cenário4) Tabela 19 - Estimativa de recurso para incentivos conforme metas de potência Tabela 20 - Energia elétrica gerada pelo total de unidades geradoras Tabela 21 - Preços no mercado externo do módulo fotovoltaico Sharp ND-L240Q Tabela 22 - Preços no mercado externo do inversor SMA SB 3000 HF... 67

8 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO MOTIVAÇÃO OBJETIVO ESTRUTURA DO TRABALHO POLÍTICAS DE INCENTIVO INTRODUÇÃO INCENTIVOS FISCAIS E FINANCIAMENTO PÚBLICO POLÍTICAS REGULATÓRIAS Feed-in tariff (FIT) Netmetering PANORAMA DAS POLÍTICAS DE INCENTIVO EM ALGUNS PAÍSES INCENTIVOS À MICROGERAÇÃO EM ALGUNS PAÍSES INTRODUÇÃO PORTUGAL ALEMANHA JAPÃO... 23

9 3.5 BRASIL PLS -Projeto de lei do senado, nº 311 de Projeto de lei, nº 2562/ PLS - Projeto de lei do senado, nº 449 de Projeto de lei, nº 3097/ Projeto de lei, nº 2952/ Projeto de lei, nº 1859/ MICROGERAÇÃO DISTRIBUIDA ATRAVÉS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE (SFCR) INTRODUÇÃO ENERGIA SOLAR DESCRIÇÃO DE UM SFRC CONEXÃO DO SFRC À REDE ESTUDO DE CASO INTRODUÇÃO METODOLOGIA DESCRIÇÃO DO ESTUDO DE CASO Inflação, taxa de desconto e tarifa de energia elétrica Painéis fotovoltaicos e inversor Outros custos Distribuição dos custos Perfil de consumo Outros dados relevantes Desempenho do SFCR... 44

10 5.4 CENÁRIOS PROPOSTOS Cenário 1 Aquisição Nacional Sem incentivos Com incentivos Cenário 2 Aquisição Por Importação Direta Sem incentivos Com incentivos Cenário 3 Sem incentivos e sem sistema de compensação de energia Cenário 4 Restritivo ANÁLISE DOS RESULTADOS INTRODUÇÃO VIABILIDADE ECONÔMICA IMPACTO FINANCEIRO DOS INCENTIVOS Incentivo pelo pagamento à geração Incentivo pelo subsídio ao capital investido Metas de potência instalada e energia gerada CONCLUSÕES REFERÊNCIAS APÊNDICE... 67

11 11 1 INTRODUÇÃO 1.1 MOTIVAÇÃO Aumentar a participação das fontes renováveis como elemento primário na geração de energia elétrica é uma tendência mundial. Contudo, o custo elevado da implantação de sistemas baseados em fontes renováveis em comparação aos sistemas tradicionais ainda é um fator que dificulta a participação efetiva dessas fontes na matriz energética. Com o objetivo de reduzir barreiras regulatórias e econômicas, algumas estratégias e mecanismos de incentivo foram desenvolvidos e implantados em diversos países como políticas de incentivos. Cada política reduz uma ou mais barreiras que impedem o desenvolvimento das fontes de energia renováveis como, por exemplo, barreiras técnicas, econômicas e regulatórias. No decorrer deste trabalho, são apresentadas as principais políticas de incentivo aplicadas à promoção das fontes de energia renováveis e à microgeração distribuída de energia elétrica por fontes renováveis, principalmente pelo emprego de sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR) e, também, é apresentado um panorama de aplicação destes incentivos em alguns países e no Brasil. Embora o conceito de geração distribuída seja de difícil consenso, alguns aspectos são comuns, como afirma Cervantez (2002), e entre eles destaca que a disposição da unidade de geração é ao nível de baixa tensão do sistema de distribuição local, permitindo que consumidores residenciais e comerciais possam investir em equipamentos para sua autossuficiência energética. Dessa forma, esse aspecto é estendido à microgeração distribuída, porém, é preciso estabelecer um limite para o nível de potência instalada pela unidade geradora de energia. Encontram-se, em alguns países, valores típicos entre 1kW e 10 kw associados à microgeração. Entretanto, no presente trabalho, será considerada a unidade geradora de energia elétrica com potência instalada de até 100 kw, conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras, que utilize fontes com base em energia hidráulica, solar, eólica, biomassa ou cogeração qualificada, conforme estabelece a resolução normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). É notável a participação dos SFCR como a tecnologia principal e de maior impacto em relação à microgeração distribuída através de fontes renováveis de energia. Durante a última década, os sistemas fotovoltaicos têm mostrado potencial para se tornar uma importante fonte

12 12 de geração de energia para o mundo (EPIA, 2012) sendo, atualmente, depois das hidrelétricas e da energia eólica, a energia renovável mais importante em termos de capacidade instalada em nível mundial (REN21, 2011). A Alemanha, principal mercado fotovoltaico mundial, ao final de 2011 atingiu cerca de MW de capacidade total instalada através de sistemas fotovoltaicos (EPIA, 2011) sendo que os SFCR, integrados aos telhados das edificações, com potência de até 100 kw, representam aproximadamente 62% desse valor (EICHELBRÖNNER, 2012). Ainda, segundo Yamamoto (2011), cerca de 85,4% da potência total instalada por sistemas fotovoltaicos no Japão é oriunda da classe residencial, cuja potência acumulada até o final de 2011 atingiu aproximadamente 4700 MW. Muitos estudos apontam que o Brasil possui altos níveis de irradiação solar e grande reservas de silício de alta qualidade e, mesmo assim, a energia solar fotovoltaica ainda não está sendo considerada adequadamente no planejamento energético, pois estimativas mais aceitas dão conta de uma capacidade acumulada de sistemas fotovoltaicos conectados à rede, até o final de 2011, de aproximadamente 1,5 MW (ABINE, 2012). 1.2 OBJETIVO Este estudo pretende avaliar os mecanismos de incentivo à microgeração distribuída através do uso de fontes renováveis pelo viés da energia solar fotovoltaica. 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO Este trabalho é composto de 7 capítulos. No Capítulo 2 são apresentadas as principais políticas de incentivo aplicadas à promoção das fontes de energia renováveis. No Capítulo 3, é apresentado um relato das principais políticas que têm sido utilizadas para estimular o uso das fontes de energia renováveis e que abrangem a microgeração distribuída em alguns países escolhidos: Portugal, Alemanha, Japão e Brasil. Justifica-se, no Capítulo 4, a escolha dos SFCR como a tecnologia principal de aproveitamento da energia solar e, também, é apresentada uma breve descrição de um SFCR, bem como o modelo de conexão à rede de distribuição. A analise da contribuição dos mecanismos de incentivo à microgeração distribuída é apresentada no Capítulo 5, através de um Estudo de Caso de implantação de um SFRC integrado ao telhado de uma residência, cujo perfil de consumo é modelado de acordo com curvas características de consumo da classe residencial no Brasil. Os incentivos regulatórios,

13 13 fiscais e de financiamento são aplicados de maneira a produzir dados que auxiliem no estudo da viabilidade econômica do investimento em SFCR e permita estimar os recursos necessários para alcançar metas de potência total instalada. Também, é realizada uma intensiva pesquisa acerca de dados atualizados dos custos de instalação de um SFCR, tanto pela aquisição dos componentes no mercado nacional quanto por meio de importação. São propostos cenários que permitam a aplicação de incentivos sob a perspectiva da aquisição dos componentes, do financiamento e subsídio de capital, de pagamento pela geração de energia elétrica, pelos incentivos fiscais e pelo sistema de compensação de energia conhecido como netmeringrecentemente adotado no Brasil. No Capítulo 6, os resultados do Estudo de Caso são analisados e a viabilidade econômica do projeto é estudada para os cenários propostos e, também, é estimado o montante de recursos financeiros necessários para tornarem-se exequíveis os cenários propostos. Por fim, no Capítulo 7, são apresentadas as conclusões a respeito da análise dos incentivos à microgeração distribuída sob a perspectiva da viabilidade econômica dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição de energia elétrica.

14 14 2 POLÍTICAS DE INCENTIVO 2.1 INTRODUÇÃO Para estabelecer condições favoráveis à participação das fontes renováveis de energia na matriz energética de qualquer país são necessárias políticas de incentivo. Cada política reduz uma ou mais barreiras que impedem o desenvolvimento das fontes de energias renováveis como, por exemplo, barreiras técnicas, econômicas e regulatórias. Neste Capítulo são apresentadas as principais políticas de incentivo aplicadas à promoção das fontes de energia renováveis. Em seguida, é mostrado um panorama da aplicação de algumas dessas políticas em Portugal, Alemanha, Itália, Japão e Brasil. 2.2 INCENTIVOS FISCAIS E FINANCIAMENTO PÚBLICO O foco principal dos incentivos fiscais é a redução de custos relativos à instalação, operação e manutenção dos sistemas que utilizam fontes de energia renováveis. Os incentivos permitem que se estabeleça uma competitividade relativa frente às fontes convencionais, a inovação e o desenvolvimento de tecnologias de aplicação. Elencam-se alguns eixos de promoção dessa política: Subsídios de capital para cobrir parte do custo do investimento. Isenção ou redução de tributos fiscais, em particular, sobre o investimento, sobre a produção de energia e sobre o mercado de bens e capital que são aplicáveis para a compra (ou produção) de tecnologias de energias renováveis. Disponibilidade de financiamento para o desenvolvimento de energias renováveis, para estimular a pesquisa, para a aquisição e produção dessas tecnologias e para a alocação de capital necessário na implantação de projetos de geração de energia. Apoio financeiro para o desenvolvimento de infraestrutura e para os contratos de construção e operação de unidades geradoras.

15 POLÍTICAS REGULATÓRIAS São tão importantes quanto os incentivos financeiros. Os dois principais mecanismos para promover as fontes renováveis são o sistema de preço e o sistema de quotas. O sistema de preço mais difundido é o feed-in tariff (FIT) e garante o preço pela energia gerada enquanto que o sistema de quotas garante que um percentual mínimo de geração vendida ou capacidade instalada seja fornecido por energia renovável. Outros instrumentos de regulação encontrados são os certificados comercializáveis de energias renováveis (Tradable Renewable Energy Certificate -REC), Netmetering e os obrigatórios. Os certificados permitem para cada kwh ou MWh produzido a emissão de um certificado verde ao produtor e pode ser comercializável no mercado de energia. Um exemplo de política obrigatória é estabelecer por lei que uma frota veículos utilizados no transporte público seja abastecida apenas com bicombustível. Para o incentivo à microgeração distribuída que utilize fontes de energia renováveis para a geração de eletricidade, os principais mecanismos são a tarifa FIT e o Netmetering, discutidos a seguir Feed-in tariff (FIT) Este mecanismo de incentivo permite que toda a energia gerada, através da utilização de fontes renováveis como fontes primárias e injetada na rede de distribuição, seja remunerada por um valor fixo durante um período de tempo suficiente para tornar o investimento atrativo. As companhias distribuidoras de energia elétrica ficam obrigadas a comprar e remunerar cada kwh gerado por um valor, usualmente, superior ao valor da tarifa praticada ao consumidor. Conforme Villarini et al (2011), o cálculo do valor da tarifa FIT considera o retorno sobre o patrimônio, os juros sobre o capital de empréstimos e capital de giro, a depreciação do equipamento e as despesas de manutenção e operação, a fim de assegurar ao investidor a mesma rentabilidade da utilização das fontes convencionais na matriz energética. O pagamento da tarifa FIT geralmente é administrado e efetuado pela distribuidora de energia elétrica que por sua vez, repassa e dilui o custo entre todos os consumidores. É um mecanismo independente de incentivo financeiro por agentes governamentais, com baixo custo para o consumidor final, e já representou, por exemplo, apenas 20 centavos de euro

16 16 adicionais na fatura de energia elétrica mensal de cada consumidor na Alemanha, devido à tarifa FIT aplicada ao aproveitamento da energia solar (PAPADOPOULOU, 2011). O valor e o modelo de aplicação da tarifa-prêmio variam de acordo com o país onde foi regulamentada e dependem da capacidade de produção, dos custos de instalação e dos equipamentos da unidade geradora. O modelo segue três premissas básicas: Garantia de acesso a rede, Contratos longos de compra da energia gerada; Preços baseados no custo de produção acrescentado de um valor que permita uma margem de atratividade ao investidor. Em 2008, havia 69 países ou regiões com a tarifa FIT instituída e, em 2010, esse número aumentou para 85 (REN21, 2011). A Figura 1 mostra em que países ou regiões a tarifa FIT foi aplicada até o ano de Netmetering Figura 1 - Mapa dos países com a tarifa FIT em Fonte: Adaptado de DBG (2010). O netmetering é aplicado em pelo menos 14 países, incluindo Itália, Japão e grande parte dos Estados Unidos (REN21, 2011), sendo o mecanismo regulatório adotado no Brasil para a microgeração distribuída por fontes renováveis, conforme a resolução normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). O netmetering pode ser entendido como um sistema de compensação de energia cujo faturamento da unidade geradora conectada à rede resulta da diferença entre a quantidade de

17 17 energia consumida e a quantidade gerada. No modelo mais simples e mais adotado não há armazenamento da energia gerada e a medição líquida da energia aponta para três situações: Quantidade de energia gerada menor que a quantidade de energia consumida: O valor a ser faturado corresponde à energia consumida descontada da energia gerada. Quantidade de energia gerada igual à quantidade de energia consumida: Não há faturamento na unidade geradora conectada à rede ou, apenas o pagamento de um valor mínimo, estipulado em regulamentação específica. Quantidade de energia gerada maior que a quantidade de energia consumida: A diferença é injetada na rede da distribuidora e gera créditos para compensação na fatura de energia elétrica em meses subsequentes. De acordo com Goetzberger (2005), esse sistema de compensação é mais efetivo onde a tarifa da energia elétrica paga pelo consumidor é alta. Deve haver uma paridade tarifária para tornar o netmetering um instrumento de incentivo viável, isto é, o custo da geração de energia pelo microgerador deve ser competitivo frente à tarifa da energia convencional que está sendo paga no ponto de consumo. Para registrar o balanço energético entre a energia gerada e a energia consumida para o faturamento mensal é preciso apenas um único medidor bidirecional de energia elétrica. Uma variação desse sistema, denominado como netbilling, necessita que a energia gerada injetada na rede e a energia consumida sejam apuradas em sistemas de medições distintos pois, apresentam valores de faturamento diferentes. O netmetering está implantado em pelo menos 14 países, incluindo Itália, Japão e em quase todos os estados dos Estados Unidos da América (REN21, 2011). 2.4 PANORAMA DAS POLÍTICAS DE INCENTIVO EM ALGUNS PAÍSES A Tabela 1 mostra as principais políticas de incentivo para a promoção das fontes renováveis de energia em alguns países.

18 18 Tabela 1 - Políticas de incentivos a fontes renováveis de energia em alguns países Mecanismos de Incentivo Brasil Alemanha Itália Portugal Japão Tarifa FIT X X X X Quotas para fontes renováveis X X Subsídios de capital X X X X Investimentos, créditos fiscais X X X X X Redução de impostos X X X X Certificados de energia X X renovável comercializáveis Netmetering X X X Empréstimos ou financiamento X X X X X público Leilões de energia X X Fonte: Elaborado de REN21(2011).

19 19 3 INCENTIVOS À MICROGERAÇÃO EM ALGUNS PAÍSES 3.1 INTRODUÇÃO Nesse Capítulo é apresentado um relato das principais políticas que têm sido utilizadas para estimular o uso das fontes de energia renováveis e que abrangem a microgeração distribuída em alguns países escolhidos: Portugal, Alemanha, Japão e Brasil. Embora a legislação de cada país escolhido estabeleça incentivos a várias fontes renováveis, o presente relato terá foco naquela com maior impacto e amplitude na matriz energética de cada país e está diretamente relacionada à microgeração. Atualmente, a fonte que se destaca entre as fontes renováveis no cenário mundial, amplamente empregada na microgeração, é a energia solar através do uso de sistemas fotovoltaicos conectados à rede, ou simplesmente SFCR. 3.2 PORTUGAL Portugal tem políticas de incentivos à microgeração e regulamentos de conexão do sistema de microgeração ao sistema elétrico bem definidos. Além disso, o governo aprovou em 2010 a Estratégia Nacional para Energia 2020, ou, ENE2020. Entre outros objetivos, a ENE2020 estipula reduzir em 25% o saldo importador energético através do uso de fontes renováveis de energia e destaca a necessidade de incentivar a geração descentralizada de eletricidade em baixa tensão. Teve início em 2007 o programa Renováveis na Hora que, conforme Fernandes (2010), visa promover a substituição do consumo de energia fóssil por energia renovável, através da maior facilidade de acesso a tecnologias de microgeração de energia elétrica. A microgeração e a minigeração em Portugal são reguladas, respectivamente, pelo Decreto-Lei n.º 363/2007, de 2 de novembro, alterado e republicado pelo Decreto-Lei n.º 118- A/2010, de 25 de outubro, e pelo Decreto-Lei n.º 34/2011, de 8 de março. Para viabilizar a implantação da microgeração, Portugal adotou o sistema de tarifa FIT. O Decreto-Lei n.º 363/2007 estipula dois regimes diferenciados de remuneração: regime remuneratório geral (RRG) e o regime remuneratório bonificado (RRB). Em ambos os regimes a totalidade da energia elétrica produzida é vendida à companhia distribuidora de energia elétrica e a potência de ligação é limitada a 50% da potência contratada. No RRG a

20 20 máxima potência de instalação da unidade de microgeração é de 5,75 kw para as instalações não integradas em condomínios e o valor da tarifa de venda aplicável é o mesmo da tarifa aplicada pela energia consumida. O RRB é aplicado a todas as unidades de microgeração com potência de instalação até 3,68 kw para unidades isoladas e de 11,04 kw para condomínios com seis ou mais unidades. Ainda, a energia produzida anualmente não pode ser superior a 2,4 MWh para cada KWp instalado, no caso em que a fonte de energia utilizada seja eólica ou solar. Conforme Gonçalves (2011), a tarifa de remuneração no regime bonificado em 2008 teve o valor fixado em 0,65 euros para cada kwh gerado no ano de ligação e nos cincos anos seguintes, enquanto que a tarifa vigente média paga à distribuidora de energia era de aproximadamente 0,1 euros por kwh consumido. Após o período inicial, a tarifa de referência a aplicar no período adicional de dez anos é a que vigora em 1 o de janeiro de cada ano, aplicada, também, às novas instalações. Em 2012, a tarifa remuneratória está fixada em 0,326 euros para cada kwh gerados nos oitos primeiros anos e de 0,185 euros nos sete anos seguintes. Para ter acesso ao RRB é necessário que o local de consumo associado à microgeração tenha coletores solares térmicos, com um mínimo de 2 m² de área útil de coletor ou de caldeira à biomassa com geração anual de energia térmica equivalente a geração de energia elétrica. Para as unidades microgeradoras instaladas em condomínio é preciso uma auditoria energética que identificará a necessidade de implantação de medidas de eficiência energética. A tarifa aplicada no RRB varia conforme o tipo de energia primária utilizada, sendo determinada mediante a aplicação dos seguintes valores percentuais, de acordo com o Decreto-Lei n.º 118-A/2010: Solar: 100%; Eólica: 80%; Hídrica: 40%; Cogeração à biomassa: 70%; Pilhas de combustível com base em hidrogênio proveniente de microgeração: Valor percentual de acordo com o tipo de energia renovável utilizada para a produção do hidrogênio; e Cogeração não renovável: 40% Há uma quota anual para o somatório das potências registradas das unidades de microgeração para o RRB, cujo valor é publicado até o dia 31 de dezembro de cada ano, com

21 21 validade para o ano seguinte e pode ser alterado conforme despacho do órgão competente. A quota anual foi de 10 MW, 29,6 MW, 12,5 MW em 2008, 2011 e 2012, respectivamente. Outras condições necessárias para acesso ao RRB ou ao RRG, podem ser consultadas no Decreto-Lei n.º 118-A/2010. Além das tarifas de remuneração, o microgerador de energia poderá deduzir 30% no IRS (Imposto de Renda Pessoa Singular) do montante gasto na compra de equipamentos novos a incorporar na unidade de microgeração. O valor máximo dedutível é de 777 euros e a receita inferior a 5000 euros, resultante da atividade de microgeração, fica excluído de tributação pelo IRS. De acordo com Leal (2011), o IRS trata de rendimentos recebidos por pessoas singulares em Portugal, da mesma forma que o Imposto de Renda Pessoa Física (IRPF) trata de rendimentos recebidos por pessoa física no Brasil. 3.3 ALEMANHA A Alemanha tem muitas políticas de incentivo à geração de energia através de fontes renováveis. É um dos países pioneiros em sistemas distribuídos interligados à rede e o maior mercado mundial de SFCR, com 24,7 MW instalados até 2011 (EPIA, 2012). O principal sistema remuneratório adotado é o da tarifa FIT, mas adota outros sistemas como o netmetering. Em 1990, teve início o programa 1000 telhados solares que levou a mais de 2200 instalações de SFRC com a potência individual entre 1 kwp e 5kWp e integrados às coberturas das edificações residenciais e comerciais. Conforme Bruns et al (2011), esse programa procurou provar a viabilidade técnica da geração descentralizada, da aplicação da tarifa FIT e impulsionar o mercado fotovoltaico. Governo e estados subsidiaram até 70% dos custos do investimento inicial com o objetivo de atingir a potência total instalada de 4MWp em SFCR. De acordo com Goetzberger (2005), embora a tarifa FIT houvesse sido aprovada em 1990, a remuneração não era suficiente para viabilizar o investimento, pois o valor pago ao produtor era de 0,1 euros por cada kwh gerado, enquanto o custo da produção era de 1 euro para cada kwh. Com o fim do programa 1000 telhados solares, em 1994, o mercado solar fotovoltaico continuou a expandir anualmente entre 4 MW e 12 MW, devido aos programas regionais de incentivos específicos.

22 22 Em 2000, foi aprovado o código das fontes renováveis de energia (Erneuerbare Energien Gesetz EEG). O EEG garante que a energia elétrica gerada pelas fontes à base de biogás, biomassa, geotérmica, eólica e radiação solar seja obrigatoriamente comprada pelas concessionárias por um período de 20 anos após a instalação. Na sua primeira edição garantiu a compra da energia gerada através de SFCR até que a potência acumulada atingisse 350MWp. A tarifa que era paga em 2000 e 2001 foi de 50,62 centavos de euro para cada kwh gerado, com redução de 5%, a cada ano subsequente, para novas instalações. A tarifa era válida para SFCR com potência inferior a 30kW integrado ao telhado das edificações. O limite da potência instalada foi alcançado no verão de 2003 com a contribuição do programa telhados fotovoltaicos. Através deste programa, iniciado em 1999, a instalação de SFCR de até 1kWp era financiada pelo banco estatal alemão KfW. Um empréstimo cobria até 35% do investimento inicial e poderia ser pago, sem incidência de juros e sem resíduos no final, em dez parcelas anuais, exceto a última parcela cujo valor era abatido. Conforme Goetzberger (2005), ao final do ano de 1999, aproximadamente 4000 unidades de geração com 10kWp de potência total foram contempladas e em 2000, mais 70MWp em SFCR foram instaladas. O programa permitiu a participação de pessoas físicas e de pequenas e médias empresas. Conforme Goetzberger (2005), o governo modificou a estrutura de incentivos devido ao rápido aumento da potência instalada. A critério do banco KfW, eram liberados 6230,00 euros para cada kwp instalado por sistemas fotovoltaicos de até 5kWp, conectados ou não à rede. Uma taxa de juros de 4,5% abaixo da taxa de mercado (aproximadamente 6%) foi fixada e isentada nos dois primeiros anos, de um total de dez anos do empréstimo. Com o volume máximo de financiamento atingindo, o banco KfW disponibilizou um programa adicional apenas para SFCR, com uma taxa fixa anual de 3,5%. Em 2004, o EEG foi modificado pois com o fim do programa 100 mil telhados, o mercado fotovoltaico necessitava continuar expandindo. As tarifas pagas pela energia gerada foram reajustadas e o limite para a capacidade total instalada foi eliminado, porém com tarifas de remuneração diferenciada para instalações de até 30kWp, de 30kWp a 100 kwp, de 100kWp até 1000kWp e acima de 1000 kwp. Também foi permitida a instalação de SFCR fora das edificações. Até 2008 havia uma bonificação de 0,05 euros para cada kwh gerado pelas instalações integradas às fachadas das edificações. De janeiro de 2009 a janeiro de 2012, os valores da tarifa prêmio sofreram cortes de aproximadamente 50%. Em maio de 2012, o governo alemão rejeitou a proposta aprovada pelo parlamento de acabar com a tarifa prêmio aos SFCR, mas indicou a possibilidade de

23 23 redução da compra de 100% para 80% da energia gerada por SFCR de pequeno porte (REUTER, 2012). A Tabela 2 informa o valor da tarifa-prêmio a partir de 2009 para as instalações de SFCR integrado à edificação, em conformidade com o EEG e suas revisões, conforme a potência instalada. Em 2010, as tarifas foram reduzidas em três períodos consecutivos, sendo o menor valor indicado na Tabela Tabela 2 - Valor da tarifa prêmio para faixas de potência instalada. Ano de Valor da Tarifa Prêmio (centavos de euro) instalação 30 kw 100 KW 1MW > 1MW ,01 40,91 39,58 29, ,03 31,42 29,73 24, ,14 27,33 25,86 21, ,33 23,23 21,98 18,33 Fonte: Elaborada de BMU EEG (2012). 3.4 JAPÃO Em 2011, o Japão esteve entre os três principais mercados mundiais de sistemas fotovoltaicos, com acréscimo de 1296 MWp e atingiu cerca de 4700 MWp de capacidade total instalada (EPIA 2012). O crescimento da indústria de sistemas fotovoltaicos no Japão foi liderado pelo setor residencial, que recebeu quase que a totalidade dos kw através da instalação de SFCR em 2010 (MATSUKAWA et al., 2011). Cerca de 85,4% da potência total instalada é oriunda da classe residencial (YAMAMOTO, 2011). A Figura 2 ilustra a evolução da potência total instalada por SFCR entre 1992 e 2011.

24 24 Figura 2 - Evolução da potência total instalada de SFCR no Japão. Fonte: Elaborada de Yamamoto (2011). Em 2008, o governo japonês aprovou um plano de ação que visava uma sociedade livre de emissão de carbono e estipulou, além de outras medidas, a meta de 28 GW de SFCR até Segundo MATSUKAWA et al. (2011), os principais incentivos financeiros são caracterizados por subsídio ao investimento inicial e por remuneração da energia injetada na rede. Para ser elegível ao recebimento do subsídio, a unidade geradora dever ter potência inferior a 10 kwp, os módulos fotovoltaicos utilizados devem ter certificação local e eficiência mínima de conversão entre 7% e 13.5%, conforme tecnologia de fabricação. Ainda, é estabelecido um preço máximo para cada kwp instalado (sem incidência de impostos) para ter o investimento subsidiado. Em 2009, o subsídio foi fixado em 10% do valor do kwp instalado e, em 2011 aproximadamente 8%. Complementam esse programa nacional outros 875 programas regionais de subsídios (YAMAMOTO, 2011). A partir de 2009, torna-se obrigatório para as empresas distribuidoras de energia elétrica a compra, por um período de 10 anos, da energia elétrica gerada por unidades de geração de até 500 kw de potência instalada. Para unidades geradoras de até 10kW de potência instalada o valor recebido em 2011 foi de aproximadamente 70% acima do valor da tarifa de energia elétrica para a classe residencial. O custo pelo pagamento dessa tarifa é diluído entre todos os consumidores de energia elétrica do sistema.

25 BRASIL A falta de regras específicas é um entrave à microgeração distribuída no Brasil, assim como as barreiras técnicas, regulatórias, comerciais e a dificuldade de viabilização econômica de projetos. Os incentivos à microgeração vigentes dão-se diretamente pela aplicação da Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, da ANEEL e indiretamente pela desoneração fiscal na aquisição de módulos e painéis fotovoltaicos nas alíquotas de ICMS (Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços), de competência estadual, e do IPI (Imposto sobre Produtos Industrializados), de competência federal. A Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, da ANEEL, estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica e, também, o sistema de compensação de energia elétrica. As distribuidoras devem, até 13 de dezembro de 2012, adequar seus sistemas comerciais, elaborar ou revisar normas. Serão utilizados como referência, os Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional PRODIST, as normas técnicas brasileiras e, de forma complementar, as normas internacionais. Após a data estipulada e em conformidade com as normas técnica, a distribuidora deverá atender todas as solicitações de acesso â rede, nos termos da seção 3.7, do módulo 3, do PRODIST. A unidade geradora de energia elétrica com potência instalada até 100 kw, conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras, que utilize fontes com base em energia hidráulica, solar, eólica, biomassa ou cogeração qualificada, é caracterizada como microgeração distribuída conforme disposto na resolução. O sistema de compensação da energia elétrica gerada é conhecido como netmetering. A unidade consumidora integrante do sistema de compensação de energia elétrica terá o consumo faturado, referente à energia elétrica ativa, pela diferença entre a energia consumida e a energia injetada, conforme o posto horário. Caso a energia ativa injetada no posto horário seja superior a energia consumida, a diferença deve ser compensada em outros postos horários dentro do mesmo ciclo de faturamento, observando a relação entre os valores das tarifas. O excedente não compensado no ciclo de faturamento corrente será abatido do consumo medido em meses subsequentes e terá validade de 36 meses após a data do faturamento. A energia ativa injetada que não tenha sido compensada na própria unidade consumidora poderá ser utilizada para compensar o consumo de outras unidades atendidas pela mesma distribuidora, cujo titular seja o mesmo da unidade com sistema de compensação, ou caso as unidades sejam

26 26 reunidas por comunhão de interesses de fato ou de direito. Os custos referentes à adequação do sistema de medição correrão por conta do interessado em ingressar no sistema de compensação de energia elétrica. É importante destacar da resolução normativa que será cobrado da unidade consumidora integrante do sistema de compensação de energia elétrica, no mínimo, o valor referente à demanda contratada para o consumidor do grupo A, ou ao custo de disponibilidade para o consumidor do grupo B, cujos valores são determinados pelo disposto no art. 48 da Resolução ANEEL nº 456/00, pelo tipo de ligação: Monofásico e bifásico a dois condutores: valor em moeda corrente equivalente a 30 kwh; Bifásico a três condutores: valor em moeda corrente equivalente a 50 kwh; Trifásico: valor em moeda corrente equivalente a 100 kwh. Quanto aos incentivos à microgeração distribuída ou relacionados ao tema há apenas projetos de lei em tramitação no Congresso Nacional e isenção de alguns impostos para aquisição de painéis fotovoltaicos. Alguns projetos de lei, suas principais propostas e data da última tramitação, atualizada até 25 de maio de 2012, são apresentados a seguir PLS -Projeto de lei do senado, nº 311 de 2009 Institui o Regime Especial de Tributação para o Incentivo ao Desenvolvimento e à Produção de Fontes Alternativas de Energia Elétrica REINFA e estabelece medidas de estímulo à produção e ao consumo de energia limpa. Tem foco na redução da carga tributária dos seguintes tributos: Imposto sobre Produtos Industrializados (IPI), Imposto de Importação, contribuição para o PIS/PASEP e Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social (COFINS). O REINFA beneficia pessoas jurídicas não optantes do Simples Nacional, que exerçam pelo menos uma das seguintes atividades: Pesquisa, desenvolvimento e produção de equipamentos utilizados na geração de energia eólica, solar e marítima, bem como de novas tecnologias ou materiais de armazenamento de energia; Geração de energia elétrica de fonte eólica, solar e marítima; Produção de veículos tracionados por motor elétrico, híbridos ou não.

27 27 Também, o referido Projeto de Lei determina que a geração de energia elétrica de fonte eólica, solar e marítima poderá ser desenvolvida de forma independente por qualquer pessoa física ou jurídica, utilizando ou comercializando livremente sua produção. Há de se destacar a Emenda nº 1 ao PLS, que propõe a inclusão da biomassa das pequenas centrais hidroelétricas e das térmicas a biogás entre as fontes que alavancarão benefícios tributários. O relatório da Comissão de Assuntos Econômicos (CAE) do Senado manifestou-se com indicativo de aprovação do projeto, e recomenda exclusão da biomassa das atividades de pesquisa e desenvolvimento que receberão incentivos fiscais, que o PLS seja ajustado ao modelo regulatório vigente na indústria de energia elétrica e dá outras providências. Última tramitação em 7 de setembro de Projeto de lei, nº 2562/2011 Dispõe sobre incentivos fiscais à utilização da energia solar em residências e empreendimentos. Propõe a redução entre 25% e 100% do imposto de renda devido por pessoas físicas e jurídicas de parte das despesas realizadas com a aquisição de bens e serviços necessários para a utilização de energia solar, até Reduz a zero as alíquotas da contribuição para o PIS/PASEP e da Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social - COFINS incidentes na importação e sobre a receita bruta de venda no mercado interno de bens e serviços destinados à instalação de equipamento para geração de energia solar. Última tramitação em 19 de abril de PLS - Projeto de lei do senado, nº 449 de 2011 Estabelece a redução em 50% do imposto de renda da pessoa física incidente sobre ganho de capital na alienação de imóvel que seja dotado de equipamento de aquecimento solar ou de equipamento de captação de energia eólica ou fotovoltaica que lhe proporcione ao menos oitenta por cento de autonomia em relação à rede pública de energia elétrica. Última tramitação em 15 de outubro de 2011.

28 Projeto de lei, nº 3097/2012 Este Projeto Lei permite a dedução da base de cálculo do imposto de renda devido por pessoas físicas e jurídicas e da Contribuição Social sobre o Lucro Líquido CSLL de despesas, com a utilização de energia solar térmica e com a geração de energia elétrica proveniente de fontes renováveis, a partir de instalações que possuam capacidade instalada de até 1 MW. Última tramitação em 2 de abril de Projeto de lei, nº 2952/2011 Institui o programa de incentivo ao aproveitamento da energia solar (Prosolar), destinado ao aumento da capacidade de geração de energia elétrica fotovoltaica. As distribuidoras de energia elétrica ficam obrigadas, seis meses após a regulação do setor, a adquirirem a energia elétrica inserida na rede de distribuição por unidade consumidora que dispuser de central de microgeração distribuída fotovoltaica. Define como central microgeradora distribuída fotovoltaica aquela que produza energia elétrica a partir da fonte solar fotovoltaica, cuja potência instalada seja de até 3 MW que está em desacordo com a Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, da ANEEL. Propõe reduzir a zero as tarifas de uso dos sistemas elétricos de transmissão e de distribuição que incidirem na produção e no consumo da energia comercializada por empreendimentos com base em fonte solar por um período de 10 anos. O referido projeto propõe a realização de leilões de energia solar fotovoltaica e estipula metas nacionais de geração de 1% do total da matriz elétrica brasileira (capacidade instalada) para os próximos 3 anos e de 3% em 5 anos. Última tramitação em 1º de março de Projeto de lei, nº 1859/2011 Neste Projeto de Lei, é proposto que o consumidor, ao instalar um SFCR, deva ter o montante da energia injetada na rede elétrica de distribuição abatido do montante da energia consumida, para o cálculo do valor a ser cobrado na fatura de energia elétrica. Repassa às distribuidoras de energia elétrica o custo da instalação de equipamentos de medição e aos consumidores os benefícios financeiros decorrentes da comercialização de reduções certificadas de emissões de gases de efeito estufa.

29 29 Ainda, estabelece que os recursos do Sistema Financeiro da Habitação somente poderão ser utilizados para o financiamento da construção ou aquisição de imóveis residenciais novos que possuam sistema termo-solar de aquecimento de água. Última tramitação em 31 de janeiro de 2012.

30 30 4 MICROGERAÇÃO DISTRIBUIDA ATRAVÉS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE (SFCR) 4.1 INTRODUÇÃO Nesse Capítulo justifica-se a escolha dos SFCR como a tecnologia principal de aproveitamento da energia solar como a fonte renovável de energia de maior impacto em relação à microgeração distribuída. É apresentada uma breve descrição de um SFCR, bem como o modelo de conexão à rede de distribuição. 4.2 ENERGIA SOLAR A disponibilidade natural da energia renovável é extraordinariamente grande, é inesgotável e sua disponibilidade natural é vezes superior ao consumo atual de energia global anual (BMU, 2007). Até mesmo o potencial técnico de aproveitamento atual para o uso de energias renováveis é seis vezes maior. Entre todas as fontes de energia renovável, a energia solar é a que se encontra em maior disponibilidade, conforme ilustra a Figura 3 (cubo maior indica o potencial energético disponível e o cubo menor indica o potencial técnico disponível). Figura 3 - Disponibilidade de fontes renováveis X demanda global anual de energia. Fonte: Adaptado de BMU (2007).

31 31 No que concerne a microgeração distribuída, é verificado que o aproveitamento da energia solar pelo emprego de SFCR é a principal tecnologia utilizada atualmente. Durante a última década, os sistemas fotovoltaicos têm mostrado potencial para se tornarem uma importante fonte de geração de energia para o mundo (EPIA, 2012). Teve um crescimento acelerado e contínuo, mesmo em tempos de crise financeira e econômica. A capacidade cumulativa dos sistemas fotovoltaicos instalados no mundo era de aproximando de 23 GW no final de 2009, de 40 GW em 2010 e em 2011, mais de 69 GW e aptos a produzir 85 TWh de eletricidade por ano (EPIA, 2012). Ainda, a energia fotovoltaica é atualmente, depois das hidrelétricas e da energia eólica, a energia renovável mais importante em termos de capacidade instalada em nível mundial (REN21, 2011). A taxa de crescimento, em 2011, chegou a quase 70% e em termos de capacidade instalada global cumulativa, a Europa lidera com mais de 51 GW instalados até 2011, representando cerca de 75% da capacidade do total acumulado mundialmente (EPIA, 2011). Em seguida, no ranking estão Japão (5 GW), EUA (4,4 GW) e China (3,1 GW), que atingiu o seu primeiro GW em Muitos dos mercados fora da Europa, em particular a China, EUA, e Japão, mas também a Austrália (1,3 GW) e Índia (0,46 GW) alcançaram apenas uma parte muito pequena de seus potenciais. Vários países têm potencial de aproveitamento da energia solar superior à maior parte do potencial Europeu. Regiões como a África, Oriente Médio, Sudeste Asiático e América Latina estão à beira de começar o seu desenvolvimento. De acordo com Castro et al (2009), a expansão da energia fotovoltaica ocorre com base na geração distribuída, principalmente em telhados residenciais, aeroportos e usinas solares de alta potência conectadas à rede. Destaca, também, que a viabilidade econômica e financeira em grande parte dos casos ocorre por meio de políticas de incentivo. 4.3 DESCRIÇÃO DE UM SFRC Um sistema fotovoltaico pode ser descrito como um conjunto de equipamentos interconectados tais como, módulos fotovoltaicos, inversores, e todos os componentes da instalação e controle do sistema, podendo conter dispositivos de armazenamento da energia gerada. O módulo ou painel fotovoltaico é o elemento central do sistema e caracteriza-se pelo arranjo de um conjunto de células fotovoltaicas, fabricadas em material semicondutor, responsáveis pela conversão da irradiação solar em energia elétrica. Os módulos são conectados por ligações em série ou em paralelo.

32 32 As principais aplicações dos sistemas fotovoltaicos são: Sistemas fotovoltaicos domésticos isolados ou autônomos; Sistemas fotovoltaicos não domésticos isolados; Sistemas fotovoltaicos distribuídos conectados à rede; Sistemas fotovoltaicos centralizados conectados à rede elétrica. Segundo Benedito (2009), um sistema fotovoltaico conectado à rede, ou SFCR, é aquele que dispensa dispositivos de armazenamento da energia gerada, pois esta pode ser consumida ou injetada diretamente na rede elétrica convencional. 4.4 CONEXÃO DO SFRC À REDE A Figura 4 ilustra de forma simplificada o esquema de conexão do sistema fotovoltaico à rede de distribuição de energia elétrica, considerando o netmetering como mecanismo de incentivo à microgeração distribuída. Figura 4 - Conexão do sistema fotovoltaico à rede de energia elétrica. Fonte: adaptado de SUNLOGIC A energia elétrica é gerada através da irradiação solar incidente na superfície dos módulos fotovoltaicos. A tensão elétrica contínua nos terminais do módulo ou do arranjo dos

33 33 módulos necessita ser convertida para tensão alternada, em nível e frequência compatíveis com a rede de distribuição e o elemento responsável por esta tarefa é o inversor. No caso particular da aplicação visando o netmetering, é importante que o inversor permita a desconexão automática da rede de energia em casos de falhas e interrompi mento do suprimento de energia da rede de distribuição. Além disso, é desejável que o equipamento inclua dispositivos de proteção eletromecânica e garanta uma boa eficiência de conversão. O medidor de energia elétrica é capaz de registrar a energia em ambos os sentidos de fluxo. Adicionalmente, seria possível a instalação de um outro medidor apenas para registrar a quantidade de energia gerada, mas alguns inversores já fazem esse registro.

34 34 5 ESTUDO DE CASO 5.1 INTRODUÇÃO Este Capítulo avalia os mecanismos de incentivo à microgeração distribuída através de um Estudo de Caso de um SFCR integrado ao telhado de uma residência, cujo perfil de consumo é modelado de acordo com curvas características de consumo da classe residencial no Brasil. Os incentivos regulatórios, fiscais e de financiamento são aplicados de maneira a produzir dados que auxiliem no estudo da viabilidade econômica do investimento em SFCR. Todos os requisitos necessários para o projeto são discutidos e detalhados, da mesma forma que as ferramentas utilizadas e as premissas de projeto. 5.2 METODOLOGIA A análise da contribuição dos mecanismos de incentivo à microgeração distribuída é fundamentada através de um Estudo de Caso de implantação de um SFRC. Recursos computacionais são empregados a fim de gerar dados para análise dos aspectos econômicos e financeiros do SFRC e da viabilidade do projeto pelos métodos do VPL (Valor Presente Líquido), PAYBACK e por uma métrica denominada por LCOE (Levelized Cost of Electricity). A principal ferramenta computacional utilizada é o programa SAM (System Advisor Model), que é um programa disponibilizado pelo principal laboratório de pesquisas em energias renováveis e eficiência energética, o NREL (National Renewable Energy Laboratory), do Departamento de Energia do Governo dos Estados Unidos da América. Como aplicativos complementares, o Sunny Design para dimensionamento de inversores da empresa SMA, o RADIASOL, distribuído pelo Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, para determinar a inclinação dos módulos fotovoltaicos e visualizar o modelo de distribuição da radiação solar e, por último, o uso de planilhas eletrônicas. Ainda, é realizada uma pesquisa detalhada acerca de dados atualizados dos custos de instalação de um SFCR, tanto por aquisição dos componentes no mercado nacional quanto por meio de importação.

35 35 O propósito do Estudo de Caso é avaliar a contribuição dos incentivos à microgeração distribuída por meio de uma fonte de energia renovável. 5.3 DESCRIÇÃO DO ESTUDO DE CASO O Estudo de Caso proposto refere-se a um projeto de instalação de um SFRC integrado ao telhado de uma residência fictícia, cujo consumo de energia elétrica anual é modelado e aproximado da curva de carga diária estimada para a classe residencial no Brasil. O estudo apresentado por Benedito (2009), para determinar o período de tempo em que o custo de geração de energia elétrica, por meio de SFCR, tende a igualar-se a tarifa residencial média de energia no Brasil, mostrou que, em um cenário moderado, o tempo médio de equiparação seria de sete anos. Entre as 16 cidades analisadas, Rio de Janeiro é a cidade cuja paridade tarifária ocorreria no mesmo período correspondente a média nacional. Embora outras localidades apresentam maior potencial de aproveitamento da energia solar disponível, essa cidade foi a escolhida para a localização de instalação do SFCR, uma vez que apresenta um valor próximo a média nacional de irradiação solar. Além dos métodos conhecidos de avaliação da viabilidade econômica de um projeto, VPL (Valor Presente Líquido), TIR (Taxa Interna de Retorno) e PAYBACK, é utilizada uma métrica conhecida como LCOE. Ao invés de considerar apenas a relação da unidade monetária, pela unidade de potência instalada, o LCOE fornece o valor real, usualmente em centavos/kwh, da energia produzida. Esta, por sua vez, depende do desempenho do SFCR, dos custos do sistema, dos custos de operação e manutenção durante todo o ciclo de vida do sistema. O LCOE pode ser utilizado para comparação direta com o custo de geração por outras fontes de energia. Em outras palavras, o LCOE representa o custo do financiamento, da instalação e de operação do SFCR por unidade de eletricidade gerada durante o ciclo de vida do sistema e contabiliza as taxas de crédito e pagamentos de incentivo à energia gerada. Todos os valores de custos dos equipamentos, mão de obra, projeto, instalação e tarifas, são convertidos para o dólar americano conforme cotação publicada pelo Banco Central do Brasil (BACEN). Outros dados de natureza técnica e financeira como, por exemplo, escolha dos módulos fotovoltaicos e inversor, custos de instalação, taxas e perfil de consumo da unidade consumidora são apresentados.

36 Inflação, taxa de desconto e tarifa de energia elétrica Benedito (2009) e outros autores, ao avaliarem a viabilidade econômica de SFCR, têm sugerido considerar o reajuste da tarifa de energia elétrica como um valor crescente ao longo do tempo e acima do valor da inflação. Esta tendência não tem se verificado nos últimos anos, uma vez que a tarifa de energia elétrica subiu 10,49%, entre 2008 e 2011, enquanto que o índice oficial de inflação, IPCA (Índice Nacional de Preços ao Consumidor Amplo), foi de 23,98% no mesmo período (DIEESE, 2012). A Tabela 3 mostra dados da evolução do valor (sem impostos) da tarifa de energia elétrica para o consumidor residencial B1 atendidos pela LIGHT-Rio de Janeiro e a inflação acumulada no ano, apurada nos meses indicados. Tabela 3 - Variação do tarifa de energia elétrica (LIGHT-Rio) e da inflação (IPCA). Tarifa classe B1- residencial sem impostos Inflação - IPCA Período Valor Reajuste Período Valor , ,98% mai/12 4,99% , ,01% mai/11 6,55% , ,09% mai/10 5,22% , ,29% mai/09 5,20% , ,30% mai/08 5,58% , ,97% mai/07 3,18% , ,28% mai/06 4,23% ,30937 mai/05 8,05% Acumulado 10,88% 51,91% Fonte: Elaborado de ANEEL e IBGE. A tarifa de energia elétrica, com impostos, para os consumidores da classe B1 com consumo acima de 300 kwh/mês, atendidos pela distribuidora de energia LIGHT Rio de Janeiro, vigente até 6 de novembro de 2012, e convertido para a moeda americana, é de US$/kWh. Este será o valor da tarifa utilizado no ciclo de vida do projeto e será corrigido pelo índice da inflação. A taxa de desconto adequada deve contemplar o custo de oportunidade de aplicação do capital investido no SFCR em um investimento de baixo risco como, por exemplo, títulos da

37 37 dívida pública ou conta poupança. Contudo, é considerada uma taxa real de 3% que, ao considerar um índice de inflação de 5%, resulta numa taxa nominal de desconto de 8.15%. Esta taxa é um parâmetro utilizado para o cálculo do VPL que, por sua vez, determinará a viabilidade econômica do projeto. Será economicamente viável o projeto quando o VPL resultar em um valor positivo. Alternativamente, poderia utilizar-se como parâmetro de viabilidade econômica do projeto, uma taxa interna de retorno (TIR) superior à taxa nominal de desconto ou a uma taxa mínima de atratividade (TMA), devido o longo período de vida do sistema (estimado em 25 anos), o valor investido, os riscos devido às incertezas de desempenho do sistema e do cenário regulatório e econômico Painéis fotovoltaicos e inversor A capacidade de potência total do sistema foi projetada de maneira a atender aproximadamente 60% da demanda média anual de energia elétrica, estimada em 7006 kwh. Na pesquisa de preços dos módulos fotovoltaicos e inversor foram considerados equipamentos que atendessem a um padrão internacional de qualidade e eficiência e que, para o módulo, a garantia de geração atingisse o ciclo de vida do projeto (25 anos) e para o inversor, uma eficiência mínima de conversão de 95%, com transformador de acoplamento e outros dispositivos de proteção. O módulo fotovoltaico escolhido foi o Sharp ND-L240Q2 e o inversor escolhido foi o SMA SB 3000 HF. Com doze módulos, ligados em série, atinge-se a capacidade de potência instalada de 2,88 kwp, cuja geração anual de energia elétrica é avaliada em 4443 kwh por ano, conforme as condições de irradiação do local escolhido e eficiência do sistema Outros custos Além do custo de aquisição dos módulos e do inversor, outras despesas têm forte impacto no custo final do sistema. É necessário considerar os valores monetários relativos a projeto, instalação, cabos e conectores, proteção eletromecânica, estrutura de fixação e suporte, manutenção e operação, e, em alguns casos, a aquisição do medidor de energia, frete, estudos de viabilidade técnica, encargos e taxas de conexão à rede.

38 38 Além disso, é considerado como custo variável o valor de 1% do montante inicial investido a título de manutenção e substituição de componentes do sistema (exceto os módulos e inversor) durante o ciclo de vida da instalação Distribuição dos custos A distribuição dos custos aproximada é apresentada, conforme ilustra a Figura 5, com base na estimativa de empresas do ramo de sistemas fotovoltaicos. Figura 5 - Distribuição dos Custos de SFCR. Os preços sugeridos para os módulos e o inversor podem ser consultados no apêndice e foram obtidos através de pesquisa por meio da internet, em consulta a site de empresa especializada no caso da aquisição no mercado nacional e por uma média de preços, também divulgados em empresas que mantêm site de comércio eletrônico, no caso de aquisição por importação direta. Os valores do SFCR cotados no mercado nacional são aqueles constante na Tabela 4. Tabela 4 - Custo do SFRC no mercado nacional. Componente Custo do SFCR (US$) Participação Unitário Total Custo Total Módulos ,24% Inversor ,76% Outros ,00% Instalação ,00% Projeto ,00% Total ,00%

39 39 O preço dos módulos e inversor cotados no mercado exterior, através de importação direta, sofrem a incidência de impostos e taxas. Benedito (2009) determinou o valor final de aquisição desses equipamentos com as respectivas tributações cujos percentuais sobre o custo do módulo somado ao custo do inversor foram utilizados para o presente Estudo de Caso. Dessa forma, os valores de aquisição dos módulos através da importação podem ser consultados na Tabela 5. Os custos de projeto, instalação e outros foram mantidos como uma fração do custo dos módulos somado ao custo do inversor. Tabela 5 - Preços dos módulos de inversor importados com incidência de taxas. Módulos Inversor Componente Percentual sobre módulo + inversor Preço (US$) Percentual sobre módulo + inversor Preço (US$) Preço médio Transporte e seguro 10,00% ,5% Imposto de Importação 13,20% ,8% IPI 0,00% ,4% PIS_COFINS 11,20% ,2% Despachante aduaneiro 10,00% ,5% ICMS 0,00% ,7% Total 44,40% ,11% Preço final (US$) 744, ,00 Tabela 6. O custo final do SFRC após a tributação dos módulos e inversor, são os indicados na Tabela 6 - Custo final do SFCR através de importação direta. Componente Custo do SFCR (US$) Unitário Total Participação Custo Total Módulos ,03% Inversor ,97% Outros ,00% Instalação ,00% Projeto ,00% Total ,00% A composição do custo inicial investido, considerando a aquisição nacional dos módulos e inversor, é ilustrada pela Figura 6.

40 40 Figura 6 - Relação do custo inicial do investimento - aquisição nacional. A composição do investimento inicial, considerando a aquisição por importação dos módulos e inversor, é ilustrada pela Figura 7. Figura 7 - Relação do custo inicial do investimento aquisição por importação direta. É importante destacar das Figuras 6 e 7 que o valor expresso em /kwh relaciona o valor inicial investido com a energia gerada total estimada durante o ciclo de vida da instalação. Esse valor não reflete o custo do financiamento, da instalação, da operação e manutenção do SFCR e, também, do desempenho do sistema. A dimensão real dessa relação é dada pelo valor do LCOE e será determinado através do Estudo de Caso.

41 MW MW MW MW Perfil de consumo São escassos os dados públicos sobre as curvas de carga horária média para as unidades consumidoras de energia elétrica conectadas em baixa tensão. A Figura 8 ilustra curvas de cargas típicas para diferentes setores, conforme documento de divulgação do Centro Nacional de Operação do Sistema (CNOS), órgão vinculado ao Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) Residencial 580 Comercial Industrial Iluminação pública Figura 8 - Curva de carga típica do Sistema Interligado Nacional. Fonte: ONS. Para o setor comercial no Brasil, o investimento em SFCR para geração de energia elétrica torna-se factível, considerando que o período de maior consumo de energia elétrica coincide com o período de maior geração de energia. A Figura 9 ilustra o perfil de consumo médio anual, apurado para dias úteis da semana uma região com atividade predominantemente comercial da cidade de São Paulo, conforme estudo realizado por Jardini (2000) e a energia média anual gerada por um SFCR.

42 42 Figura 9 - Perfil de consumo para uma atividade comercial. Fonte: Elaborada de Jardini (2009). Os dados para a determinação do perfil de consumo de energia elétrica utilizados no Estudo de Caso são aproximados pela curva representativa dos consumidores residenciais conectados em baixa tensão. A escolha justifica-se pela relevância da classe residencial em termos de energia elétrica consumida e do número de unidades consumidoras conectadas à rede de distribuição em baixa tensão. Cerca de 56% do consumo de energia elétrica é devido à participação do mercado de baixa tensão e 60% deste mercado corresponde aos consumidores residenciais (ANEEL, 2010). Desta forma, a classe residencial responde por aproximadamente 33,6 % do consumo total de energia elétrica no Brasil. A informação que consta no Sistema de Apoio à Decisão (SAD) da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), com dados atualizados até fevereiro de 2012, aponta para um número de 72,7 milhões de unidades consumidoras (NUC) de energia e que 61,54 milhões representam a classe residencial (AGENCIA BRASIL, 2012). Os gráficos 10a e 10b da Figura 10 ilustram a composição do mercado de energia elétrica no Brasil em termos NUC e da participação do mercado de baixa tensão no consumo total de energia elétrica, respectivamente. A fatia do mercado de baixa tensão que corresponde à classe residencial é mostrada na Figura 10c.

43 43 Figura 10 - Segregação do mercado de energia elétrica. Fonte: Adaptado de ANEEL (2010). A Figura 11 ilustra o perfil de consumo pela demanda de energia média horária para alguns meses típicos e a média horária anual, considerados para o presente Estudo de Caso. Figura 11 - Perfil residencial de consumo médio horário anual e mensal estimado para o Estudo de Caso Outros dados relevantes Além dos dados apresentados e discutidos previamente, outros que afetam o desempenho e a viabilidade do SFR são listados: - O sistema de remuneração da energia gerada é o netmetering, de acordo com o modelo adotado no Brasil;