Introdução da geração distribuída no programa. de eficiência energética da Light: uma. simulação de microgeração solar na Mangueira

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1 Introdução da geração distribuída no programa de eficiência energética da Light: uma simulação de microgeração solar na Mangueira Claude Cohen 1 Mariana Weiss 2 Vanderlei Martins 3 Resumo: O presente trabalho visa propor um projeto de microgeração distribuída fotovoltaica para a Mangueira no Estado do Rio de Janeiro. O objetivo deste projeto é que, com a instalação dos painéis fotovoltaicos, a distribuidora LIGHT possa reduzir as suas perdas comerciais provenientes do furto de energia, mas sem que seja necessário que os moradores da comunidade precisem reduzir o seu consumo de energia elétrica ao ponto de haver perda de bem estar. Portanto, o projeto busca também embutir nas famílias noções sobre o consumo de energia eficiente. Para isso, o projeto fará uma análise do custo de oportunidade do projeto para LIGHT, mostrando a sua importância e sua viabilidade técnica, econômica e social. Palavras Chave: Energia Fotovoltaica Distribuída, Eficiência Energética, Consumo de Energia Residencial 1 Professora associada da faculdade de economia da UFF. claudecohen@id.uff.br 2 Doutoranda do PPE/COPPE/UFRJ. mariweiss@uol.com.br 3 Doutorando do PPE/COPPE/UFRJ. vanderlei.affonso@yahoo.com.br 1

2 Introdução O consumo de energia e suas implicações ao desenvolvimento econômico fazem parte da grande discussão do cenário internacional (DESAI, 1990). Pensadores econômicos destacam que o desenvolvimento e o consumo de energia caminham necessariamente juntos, ressaltando uma relação intrínseca e quantitativa entre esses conceitos (GOLDENBERG et al, 1990). Assim, ao se impor limites ao consumo de energia, isto resultaria consequentemente em freios ao crescimento econômico. No mesmo sentido, a melhoria do padrão de vida da sociedade brasileira necessita do desenvolvimento econômico. Entretanto, existem gargalos que ameaçam este desenvolvimento, como por exemplo a capacidade energética instalada do Brasil. O racionamento de energia elétrica de 2001 foi uma das consequências dos problemas encontrados para a expansão da oferta de energia. Assim, cabe ressaltar que o uso eficiente de energia funciona como uma oportunidade para que seja possível fazer a manutenção dos níveis de consumo energético do país. Além disso, o uso eficiente de energia ajuda a reduzir ou evitar o desperdício dos recursos naturais, tornando mais viável o acesso de mais brasileiros aos benefícios do processo de desenvolvimento do país. Segundo GELLER (1991), no setor residencial, haveria três usos finais de energia elétrica que apresentariam grande potencial de economia de energia. Estes seriam o uso final aquecimento de água (com destaque para o chuveiro elétrico, que é um dos equipamentos que mais consomem energia elétrica nos horários de ponta); o uso final iluminação (com destaque para a ainda significativa posse de lâmpadas incandescentes); e por fim o uso final refrigeração de alimentos (aqui vale destacar que a aplicação de técnicas simples, como a vedação adequada, a distribuição dos alimentos, o distanciamento de fontes térmicas, podem ocasionar em uma grande economia de energia). Como o trabalho de GELLER (1991) foi publicado em 1991, é preciso destacar que de 1991 até os dias atuais o Brasil sofreu inúmeras mudanças no que diz respeito ao consumo de eletricidade nos domicílios e aos potenciais de economia dos mesmos. Por exemplo, segundo o PDE 2023 (EPE, 2014), em 2013, significativa era a posse de aparelhos de ar condicionado (0,23), máquinas de lavar roupa (0,68) e televisões (1,61) por domicílio médio brasileiro. Além disso, é previsto um crescimento acelerado da posse destes equipamentos até Por outro lado, o Brasil ainda desperdiça muita energia elétrica - o total desperdiçado por ano, segundo o Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica (PROCEL, 2011) chega a 40 milhões de kwh (significa 83,3% do consumido com energia elétrica em Portugal) ou US$ 2,8 2

3 bilhões (o equivalente a 16,1% do que foi distribuído pelo programa bolsa família em 2011), sendo os consumidores (indústrias, residências e comércio) responsáveis por 22 milhões de kwh por ano. No caso do Rio de Janeiro, estima-se que existam cerca de 200 mil ligações clandestinas, o que representa um quarto dos clientes da concessionária. Ademais, o estado do Rio de Janeiro possui uma característica marcante que é a grande quantidade de comunidades carentes. Segundo COHEN et al (2012), o estado possui cerca de 1000 favelas, das quais 300 situam-se somente na Baixada Fluminense. Tal característica indiretamente acabou influenciando na eficiência do consumo destas famílias e no nível de perdas comerciais das distribuidoras locais. Por muitos anos, estas comunidades se encontraram dominadas pelo tráfico de drogas que impossibilitava o controle do consumo de energia das famílias pelas respectivas distribuidoras. Isso acabou por contribuir para uma maior incidência de furtos de energia nestas localidades. Em vista disso, uma das obrigações resultantes dos contratos de concessão firmados pelas empresas do serviço público de distribuição de energia elétrica com a ANEEL, diz respeito à aplicação anualmente do montante de, no mínimo, 0,5% de sua receita operacional líquida em ações que tenham por objetivo o combate ao desperdício de energia elétrica, o que consiste no Programa de Eficiência Energética das Empresas de Distribuição - PEE. De acordo com a resolução , 60% desses recursos deverão ser aportados em projetos de baixa renda (ANEEL, 2015). Nesse sentido, o PEE da ANEEL tem como objetivo a promoção do uso eficiente e racional de energia ele trica em todos os setores da economia por meio de projetos que demonstrem a importância e a viabilidade econômica de aço es de combate ao desperdi cio e de melhoria da eficiência energe tica de equipamentos, processos e usos finais de energia. Para isso, busca-se maximizar os benefi cios pu blicos da energia economizada e da demanda evitada no âmbito desses programas. Busca-se, enfim, a transformação do mercado de energia ele trica, estimulando o desenvolvimento de novas tecnologias e a criação de ha bitos e pra ticas racionais de uso da energia ele trica (ANEEL, 2015). É preciso ressaltar que as mudanças decorrentes dos programas de eficiência energética da ANEEL vão além da utilização racional da energia. As transformações envolvem a questão da inserção energética de domicílios com baixo poder aquisitivo, que precisam da participação da Universidade, das empresas de energia e do Governo, formando um tripé de atuação que garantirá a melhoria da qualidade de vida das famílias. Dessa forma, este trabalho visa realizar um projeto de microgeração distribuída fotovoltaica na Mangueira no Estado do Rio de Janeiro. O objetivo deste projeto é que, com a instalação dos 3

4 painéis fotovoltaicos, a distribuidora LIGHT possa reduzir as suas perdas comerciais provenientes do furto de energia, mas sem que seja necessário que os moradores da comunidade precisem reduzir o seu consumo de energia elétrica ao ponto de haver perda de bem estar. Portanto, o projeto busca também embutir nas famílias noções sobre o consumo de energia eficiente. Para isso, o projeto fará uma análise do custo de oportunidade do projeto para LIGHT, mostrando a sua importância e sua viabilidade técnica, econômica e social. Em vista disto, na próxima sessão, será feita a caracterização dos domicílios da Mangueira, segundo o seu perfil socioeconômico e seu padrão de consumo de energia. SEÇÃO I - Caracterização dos domicílios Os dados utilizados na caracterização dos domicílios da Mangueira com relação ao seu perfil socioeconômico e ao seu consumo de energia são provenientes de uma pesquisa amostral realizada na comunidade no primeiro trimestre do ano de 2012, poucos meses após a implementação da sua Unidade de Polícia Pacificadora. Esta pesquisa foi realizada através de um esforço conjunto da UFF, da PUC-RIO e do PPE/COPPE/UFRJ sob financiamento da FAPERJ(COHEN,2013). SEÇÃO I.I - PERFIL SOCIOECONOMICO 4 A região metropolitana do Rio de Janeiro possui atualmente cerca de 12 milhões de habitantes, distribuídos em 20 municípios e estima-se que somente na municipalidade do Rio de Janeiro haja 513 favelas, com uma população total de e uma taxa de crescimento de 57,9% entre 1990 e 2010 (IBGE, 2012a). Isso significa que aproximadamente 11% da população da região metropolitana do Rio de Janeiro moram em favelas. Os espaços ocupados por essas favelas são muito heterogêneos do ponto de vista econômico, histórico e infraestrutural, o que dificulta que se estabeleça uma definição clara das mesmas. (Tabela 1). 4 Nesta seção, serão apresentadas algumas características sociais e econômicas dos domicílios da Mangueira, com destaque para o perfil de renda da localidade. 4

5 Tabela 1. População total residente em favelas e na Região Metropolitana do Rio de Janeiro ( ) ANO Nº de habitantes nas Comunidades (a) Nº de habitantes na RMRJ (b) (a) / (b) (%) Taxa de crescimento Favelas (%) Taxa de crescimento RMRJ (%) , ,2 99,3 41, ,3 67,1 28, ,3 11,4 19, ,1 40,5 7, ,9 23,9 6, ,8 27,5 50,6 Fonte: Elaboração própria a partir dos dados do IBGE/Censo 2010 e Sousa, Segundo dados da prefeitura do Rio de Janeiro (RIO DE JANEIRO BAIRROS CARIOCAS, 2013), em 2000, a população local da Mangueira era de habitantes, já no ano de 2010 atingiu o valor de , um crescimento de 31,2% nessa base de comparação. No mesmo sentido, o número de domicílios aumentou de em 2000 para em 2010, o que representa expansão de 50,7% nas residências da Mangueira. (Rio de Janeiro - Bairros Cariocas, 2013). Segundo a pesquisa realizada pela UFF/PUC-RIO/FAPERJ (COHEN, 2013), há a presença majoritária de famílias de baixa renda na Mangueira. De cada 100 domicílios da Mangueira no ano de 2012, aproximadamente 89 apresentaram renda familiar mensal de no máximo 3 salários mínimos5 (s.m.), dos quais 79 não recebiam mais do que 2 s.m. por mês. Ademais, segundo dados da pesquisa UFF/PUC-RIO/FAPERJ (COHEN, 2013), foi possível concluir que o número de pessoas por domicílio aumenta na mesma direção que a renda. Em linhas gerais, há uma correlação entre consumo de energia e o número de habitantes do domicílio, assim como o consumo de energia é diretamente proporcional à renda familiar. Desta forma, com exceção das residências que apresentam furto de energia elétrica, o maior consumo de energia tende a ocorrer em domicílios com um maior número de habitante e/ou em domicílios como poder aquisitivo mais alto. Esse fenômeno pode ser explicado, pois quanto maior a concentração de pessoas por domicílio, mais alta será também a contribuição na acumulação da renda. Em geral, famílias situadas na primeira faixa de rendimento, até 2 s.m., possuíam em 2012 uma média de 3,0 pessoas e na última faixa de rendimento, de 6 a 10 s.m. verificam-se 4,0 pessoas em média. 5 Considera-se o salário mínimo igual a R$622 a preços correntes de 2012 (IPEADATA, 2015). 5

6 Observa-se também que a renda domiciliar média desta favela se assemelhava às rendas médias do município do Rio de Janeiro, da Região Metropolitana do Estado do Rio de Janeiro e do Brasil para as classes de renda mais baixas, chegando inclusive a ultrapassá-las algumas vezes. Isto demonstra que, mesmo Mangueira sendo considerada localidade predominantemente de baixa renda, os domicílios destas favelas se encontram em uma posição razoavelmente confortável. Contudo, no ano de 2012, ao serem consideradas todas as classes salariais, a renda média da Mangueira (R$ 1.018,00) foi muito baixa e representa menos do que 1/3, 1/4 e 1/5 das rendas médias do Brasil, da Região Metropolitana do Estado do Rio de Janeiro e do município do Rio de Janeiro, respectivamente (Tabela 2). Isso se deve ao fato de que na Mangueira quase 90% das famílias apresentavam renda mensal de até 3 s.m.. Adicionalmente, como Mangueira encontra-se localizada no município do Rio de Janeiro, isto acaba por ressaltar quão grande é o nível de desigualdade presente nesta cidade. Tabela 2. Renda domiciliar média por faixa de renda em R$ Amostra da Mangueira FAIXAS DE RENDA Comunidade Até 2 s.m. Mais de 2 a 3 s.m. Mais de 3 a 6 s.m. Mais de 6 a 10 s.m. Mais de 10 a 15 s.m. Mais de 15 a 25 s.m. MÉDIA Mangueira Rio de Janeiro (Mun.) Rio de Janeiro (RM RJ) Brasil Fonte: Elaboração Própria a partir dos dados de PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012) e IBGE (2012a) Nota: Valores correntes de 2012 pelo IPCA (IBGE,2012b). Já quanto à renda domiciliar média per capita no ano de 2012, a Mangueira apresentou renda inferior ao Rio de Janeiro município e Região Metropolitana, ficando acima do observado apenas do Brasil nas duas primeiras faixas salariais (até 2 s.m. e entre 2 e 3 s.m.). Assim, a renda domiciliar média per capita registrada na faixa salarial mais baixa equivalia a menos da metade do salário mínimo vigente no período (R$ 622). A comparação entre Mangueira e o município do Rio de Janeiro evidencia novamente a desigualdade entre ambos, dado que a renda domiciliar média per capita da Mangueira (R$331) é seis vezes menor do que a equivalente para o município (R$2.072). 6

7 SEÇÃO I.II - PERFIL ENERGÉTICO 6 No que se refere à posse de equipamentos elétricos de principais usos finais, a Mangueira possuía em média 6,73 equipamentos por domicílio. Todos os domicílios apresentavam ao menos 1 geladeira e em média 5 lâmpadas. Apenas 10 entre 100 domicílios apresentavam freezer. 14% dos domicílios apresentavam aparelho de ar condicionado e pouco mais de um terço dos domicílios possuíam chuveiro elétrico (PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO, 2012). Na pesquisa da PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012), a Mangueira era a comunidade que apresentava não somente a menor média de consumo (102 kwh/mês), como também concentra os menores índices por faixa de renda, com 85 e 52 kwh/mês nas faixas até 3 s.m. No entanto, na própria Mangueira, observa-se também o maior consumo médio por faixa de renda de 276 kwh/mês, entre 3 e 6 s.m. Foi possível ainda observar que o consumo declarado das famílias da Mangueira era significativamente menor do que em outras favelas pacificadas que também foram objeto da pesquisa realizada por PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012). O valor médio da fatura de energia elétrica por faixa salarial foi calculado a partir de valores verificados na própria fatura de energia elétrica das residências pesquisadas que se dispuseram a revelar tal informação. Como era esperado, o preço médio da conta de luz pago pelas famílias habitantes da Mangueira também é o menor frente às outras comunidades pacificadas entrevistadas. O valor médio mensal da conta de luz de R$39,05 se justifica pelo baixo consumo de energia elétrica nas faixas até 2 s.m e entre 2 e 3 s.m. Com relação à percepção do peso da fatura de energia elétrica no orçamento familiar, de acordo com a faixa salarial, mesmo tendo um valor pequeno, aproximadamente 60% das pessoas consideravam que a fatura de energia elétrica era como muito pesada ou pesada no orçamento da sua respectiva família. Mesmo que em menor proporção (aproximadamente 57%), os domicílios da faixa salarial até 2 s.m. expuseram que a fatura de energia elétrica tem uma influência bastante significativa da conta de luz sobre o orçamento familiar. Contudo, verificou-se que em média a conta de luz correspondia a aproximadamente 4% do orçamento familiar, o que não representa um percentual tão alto. No caso dos domicílios com renda até 2 s.m., a conta de luz representava aproximadamente 6% do orçamento familiar. (PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO, 2012). Contudo, este trabalho elaborou uma série de cálculos para avaliar se o consumo médio mensal faturado de energia elétrica realmente era coerente com a posse média de equipamentos 6 Nesta seção, serão apresentadas algumas características energéticas dos domicílios da Mangueira, com destaque para a curva de carga da localidade. 7

8 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h 21h 22h 23h elétricos e o perfil de consumo da Mangueira. Portanto, através das respostas das famílias às perguntas do questionário referentes à posse e ao padrão de uso dos equipamentos, foi possível calcular a curva de carga referente ao consumo médio diário de energia elétrica por um domicílio pertencente à Mangueira (Gráfico 1). De acordo com esses cálculos, um domicílio médio da Mangueira consumia em média 243,9 kwh/mês. Caso sejam desconsiderados os consumos de energia elétrica relativos aos usos de ar condicionado e de chuveiro elétrico, a família seria responsável por consumir 137,6 kwh/mês7. Desta forma, o custo médio do kwh consumido pelos domicílios da Mangueira era de aproximadamente R$0,16 em valores de Comparando com os valores tarifários de outubro de 2012 apresentados na LIGHT(2015), o custo médio do kwh pago pelos domicílios da Mangueira é muito baixo mesmo se comparado com a Tarifa homologada pela ANEEL sem incidência de ICMS/PIS/COFINS (R$ 0,34304/kWh). Este fato pode ser explicado devido à existência de domicílios que tinham acesso à tarifa social ou mesmo devido à existência de furto de energia elétrica. Gráfico 1. Curva de Carga do Consumo Médio de Energia Elétrica por Domicílio- Amostra da Mangueira Geladeira Freezer TV Aparelho de Som Computador Notebook Microondas Video Game Ferro Elétrico Forno Elétrico Lava Roupas Ventilador de Teto Ventilador de Mesa Iluminação Ar Condicionado Chuveiro Fonte: Elaboração Própria a partir dos dados de PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (20012) e IBGE (2012b). Com relação aos domicílios que tinham acesso à tarifa social de energia elétrica, como um dos pré-requisitos para receber o benefício é estar inscrito no Cadastro Único e possuir renda familiar mensal per capita menor ou igual a meio salário mínimo nacional (BRASIL, 2015a), já era esperado que a maior parte dos domicílios da Mangueira que teriam acesso à tarifa social tivesse 7 É importante destacar o consumo médio mensal de energia elétrica da família sem contar o consumo referente ao uso de ar condicionado e de chuveiro elétrico, porque tais equipamentos geram um pico de carga grande o suficiente ao ponto de não ser suportado pelos sistemas de geração fotovoltaica off-grid, principalmente nos horários de ponta (MINHA CASA SOLAR, 2015). 8

9 também renda média mensal familiar de até 2 s.m. (PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO, 2012). Em média, 16,5% dos domicílios possuíam acesso à tarifa social de energia, o que lhes garantia um custo por kwh menor. Já quanto ao número de domicílios que não possuíam medidor de consumo de energia elétrica, aproximadamente 14,39% dos domicílios não possuíam este medidor e a maioria destes domicílios apresentava renda mensal familiar até 2 s.m.. Desta forma, a pesquisa traz fortes evidências de que em pelo menos 14,39% dos domicílios da Mangueira havia furto de energia elétrica. Por fim, a pesquisa da PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012) incluiu em seu questionário uma pergunta com relação à possibilidade de reduzir o consumo de energia durante o horário de ponta (de 18h às 21h), caso a tarifa cobrada para o consumo neste horário fosse mais cara. Cerca de 80% das residências da Mangueira responderam que estariam dispostas a reduzir o consumo no horário de ponta, evitando sofrer uma tarifação mais elevada. Isso demonstra que as famílias da Mangueira se mostram abertas a desenvolver novos hábitos mais eficientes de consumo de energia elétrica. SEÇÃO II - Metodologia Com base no perfil socioeconômico e no consumo médio de energia dos domicílios da Mangueira, o presente trabalho busca propor um projeto de microgeração distribuída fotovoltaica na Mangueira no Estado do Rio de Janeiro. Como foi dito anteriormente, este projeto proposto busca instalar painéis fotovoltaicos nos domicílios da Mangueira com o objetivo de que a distribuidora LIGHT possa reduzir as suas perdas comerciais provenientes do furto de energia e que, ao mesmo tempo, os moradores da comunidade não necessitem reduzir o seu consumo de energia elétrica até ao nível de haver perda de bem estar. Logo, o projeto visa também embutir nas famílias noções sobre eficiência energética. Como estamos tratando de uma comunidade cuja maioria dos domicílios apresenta baixo poder aquisitivo com renda até 3 s.m., a ideia é que o projeto seja uma iniciativa da própria distribuidora LIGHT. O projeto seria financiado através do Programa de Eficiência Energética (PEE) da ANEEL. Como mencionado, o PEE da ANEEL tem como objetivo incentivar o uso eficiente e racional de energia ele trica em todos os setores da economia, assim como promover 9

10 inserção energética de domicílios com baixo poder aquisitivo e melhorar a qualidade de vida das famílias. Desta forma, a LIGHT colocaria à disposição do projeto parte do seu orçamento do PEE, uma vez que o mesmo teria entre um dois seus principais objetivos, a redução das perdas comerciais da distribuidora. Portanto, toda a análise de viabilidade do projeto apresentada neste trabalho é vista pelo ponto de vista da LIGHT. Com relação ao projeto de microgeração distribuída fotovoltaica para os domicílios da Mangueira, imaginou-se que apresentaria como ano base o ano atual 2015 e contaria com um horizonte de tempo de 20 anos. Tal horizonte foi estabelecido devido à vida útil prevista para os painéis fotovoltaicos considerados. É importante ainda destacar que 2015 é o ano de instalação dos painéis fotovoltaicos nas residências. Desta forma, estes passariam a gerar eletricidade apenas a partir do ano de Para avaliar a viabilidade do projeto de microgeração distribuída fotovoltaica para os domicílios da Mangueira foram construídos quatro cenários : Cenário Base: Considera a situação atual do consumo de energia dos domicílios e a sua tendência de evolução natural. Porém, faz uso de uma tarifa de R$0,18/kWh, que era a tarifa média paga à LIGHT pelos domicílios da Mangueira LIGHT em 2012 em valores de Esta tarifa se mostra muito inferior à tarifa de R$0,614/kWh, vigente em junho de 2015 (LIGHT, 2015), tal diferença pode ser explicada pelas variações na incidência de chuvas, pelo número significativo de famílias que tinham acesso à tarifa social ou pela existência de furto de energia. Cenário Alternativo 1: Considera a introdução de painéis fotovoltaicos ligados à rede de distribuição de energia elétrica (on-grid). Cada domicílio possui o seu próprio conjunto de painéis fotovoltaicos e o seu próprio inversor. A tarifa considerada neste cenário é a vigente na distribuidora LIGHT para domicílio que consome de 50 kwh a 300 kwh em junho de2015, R$0,614/kWh já incluindo PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015). Cenário Alternativo 2: Considera a introdução de painéis fotovoltaicos ligados à rede de distribuição de energia elétrica (on-grid). Cada domicílio possui o seu próprio conjunto de painéis fotovoltaicos, porém o inversor é compartilhado por um conjunto de três domicílios para ter ganho de escala. A tarifa considerada neste cenário é a vigente na distribuidora LIGHT para domicílio que consome de 50 kwh a 300 kwh em junho de 2015, R$0,614/kWh já incluindo PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015). 8 Para isso, fora foi utilizado o índice inflacionário do IPCA vigente no período 10

11 Cenário Alternativo 3: Considera a introdução de painéis fotovoltaicos isolados ou não conectados à rede de distribuição de energia elétrica (off-grid). Cada domicílio possui o seu próprio conjunto de painéis fotovoltaicos, um inversor, um controlador de carga e um conjunto de baterias para armazenamento. A tarifa considerada neste cenário é a vigente na distribuidora LIGHT para domicílio que consome de 50 kwh a 300 kwh em junho de 2015, R$0,614/kWh já incluindo PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015). É provável que muitas das residências da Mangueira não apresentem viabilidade técnica para instalação de painéis solares para a geração de eletricidade. São muitos os fatores que podem prejudicar esta viabilidade, como área disponível do telhado pequena, alta incidência de sombras, más condições arquitetônicas. Por este motivo, considerou-se mais interessante fazer toda a análise de viabilidade com base em um único domicílio médio da Mangueira. Sendo este resultado vantajoso para LIGHT e para os domicílios, posteriormente é possível multiplicar o mesmo pelo número de domicílios da comunidade em que o projeto será implementado. Outra restrição do projeto é que, segundo a pesquisa PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012), em média um domicílio da Mangueira possuía uma área de 45 m². Infelizmente não existiam dados acerca da área média disponível de telhado destes domicílios. Logo, estipulou-se que os painéis fotovoltaicos instalados não poderiam ultrapassar a área de 10 m² por domicílio. Adicionalmente, é importante destacar que os sistemas fotovoltaicos considerados neste projeto foram estimados buscando gerar uma quantidade de energia mais próxima possível do consumo médio dos domicílios da Mangueira (243 kwh/mês). Como atualmente a Resolução Normativa 482/2012 da ANEEL (BRASIL, 2015b) prevê apenas a compensação energética para os microgeradores de energia elétrica (até 100 kw de potência instalada) a partir de fontes alternativas de energia, não vale ainda a pena para o consumidor gerar mais energia elétrica do que consome. Isso se explica pelo fato de que, se o domicílio microgerador gerar mais eletricidade do que a sua demanda, este seu excesso de oferta será revertido em crédito de energia. Tais créditos têm até 36 meses a partir do seu faturamento para serem consumidos pelo microgerador. Ou seja, ao contrário de outros países como a Alemanha por exemplo, no Brasil o kwh produzido por um microgerador a partir de uma fonte de energia alternativa é remunerado pela mesma tarifa praticada pela distribuidora, não há nenhuma remuneração extra. 11

12 Escolheu-se utilizar o software RETScreen 4 9 (RETScreen, 2015) para fazer a análise energética do projeto proposto. Além do RETScreen, foi utilizado o excel para realizar cálculos do custo de oportunidade, onde foi considerado o resultado do Cenário Base pela LIGHT e os resultados de cada cenário alternativo. Nesse sentido, foi calculado o VPL (Valor Presente Líquido), a TIR (Taxa Interna de Retorno), e a comparação com poupança e renda fixa. SEÇÃO III - Análise tecnicoeconômica do projeto de microgeração solar na Mangueira Nesta seção, serão apresentadas as características técnicas e econômicas do projeto considerado em cada cenário alternativo deste trabalho. CENÁRIO BASE PAGAMENTO FAMÍLIA X RECEITA LIGHT O consumo de energia elétrica verificado pela pesquisa FAPERJ em 2012(COHEN, 2013) e observado os dados na curva de carga média da Mangueira, está no patamar de 240 kwh/mês, o que gera um consumo anual de 2880 kwh. A partir desse dado, pode ser traçado o cenário base, onde foi calculado o consumo de uma típica família da Mangueira pela tarifa de 0,6130 praticada oficialmente em toda área de concessão da LIGHT e determinada pela ANEEL na última revisão tarifária. Em contrapartida, com base na pesquisa da FAPERJ (COHEN, 2013), ficou definido com base nos pagamentos da comunidade que a LIGHT recebe apenas uma tarifa de 0,1887 já atualizada pela inflação, o que resulta em pagamentos inferiores aos necessários pela distribuidora de energia elétrica. Dessa forma, com base nessas duas tarifas, podem-se estabelecer as perdas da LIGHT para um domicílio da Mangueira. Em 2016, a diferença entre o consumo ideal e o realizado para apenas uma família alcançou o prejuízo de R$ 1.221,98 para a distribuidora de energia elétrica. 9 O RETScreen é um programa de suporte à tomada de decisão no setor de energia limpa, disponibilizado pelo Governo do Canadá, totalmente livre de custos para seus usuários. O software é oferece ao seu usuário um modelo de simulação no formato de Macro de Excel. Desta forma, este permite que os tomadores de decisão e profissionais do setor energético avaliem se é viável do ponto de vista energético e financeiro um determinado projeto de geração de energia renovável (como eólica, das ondas, hidroelétrica, geotérmica, etc), aquecimento e refrigeração (como biomassa, bombas de calor, aquecimento solar do ar/água), eficiência energética (desde grandes instalações industriais a residências individuais) ou cogeração. O software, além de prover o modelo energético, a análise de custos e a análise financeira, ainda oferece a análise pelo ponto de vista das emissões e a análise de risco 12

13 Em 20 anos, esse prejuízo a valor presente (VPL) poderá alcançar o patamar de até R$ ,33, o que impacta negativamente os resultados da companhia e a sociedade de forma geral, principalmente no que diz respeito às revisões tarifárias. CENÁRIO 1 Projeto On-grid para 1 Domicílio. a) Características Técnicas Neste Cenário, considerou-se para cada domicílio a instalação de um kit solar grid-tied disponível na loja MINHA CASA SOLAR (2015). Este kit grid-tied contava com 6 painéis fotovoltaicos marca Canadian Solar. O modelo escolhido foi o CS6P-255P de silício policristalino. Cada painel apresentava uma potência de 255 Wp, totalizando uma potência total instalada de 1,53 kwp. Este tipo de painel possui eficiência de 15,8% e detém o selo A do PROCEL (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Adicionalmente, o kit grid-tied contava ainda com um inversor da marca PHB Solar e do modelo PHB1500-SS com 1,5 kwp de potência e eficiência de 97,8% (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Este inversor é compatível com o pico médio diário da demanda de energia elétrica de um domicílio da comunidade que era de 1,14 kwp, segundo o software HOMER 10. Ademais, o kit grid-tied contava com uma série de materiais necessários para realizar a instalação do mesmo no domicílio. Como cada painel possuía uma área de 1,61 m², a instalação dos 6 painéis resultaria por ocupar uma área de 10 m² de telhado em cada domicílio. Os painéis seriam instalados voltados para o norte, para conseguir captar o máximo da incidência solar dado que o sol nasce do leste para o oeste. Estariam instalados em uma inclinação de 22,9, que é a inclinação referente à do centro da cidade do Rio de Janeiro. Por fim, o azimut considerado foi de 180. A temperatura normal de operação da célula considerada foi de 45. Segundo o software RETScren, este kit grid-tied seria responsável por gerar em média 189,25 kwh/mês/domicílio. Ou seja, cada domicílio geraria 54,65 kwh/mês a menos do que a sua demanda média mensal de 243,9 kwh. Isso faria consequentemente com que cada domicílio, em que fosse instalado o kit, tivesse que ser responsável por pagar pelo seu respectivo excesso de consumo de energia elétrica. Espera-se, no entanto, que com o programa de conscientização energética seja possível os domicílios reduzirem o seu excesso de demanda perante a sua geração de energia elétrica. 10 O software Homer calcula um perfil sazonal anual para a demanda mensal média de um domicílio. 13

14 b) Características Econômicas Cada kit solar grid-tied considerado no Cenário Alternativo 1 custava R$ (MINHA CASA SOLAR, 2015). Adicionalmente, foi considerado que, além deste valor, seria necessário investir em cada domicílio mais R$ com o custo de instalação e mais R$ 300/ano com os custos de operação e manutenção do kit gerador. Todos estes custos seriam arcados pela própria distribuidora LIGHT. Neste cenário foi considerada a tarifa de energia elétrica no valor de R$0,614/kWh que era a tarifa vigente em junho de 2015 e praticada pela distribuidora LIGHT para domicílios que consumiam de 50 kwh a 300 kwh. Este valor da tarifa de energia elétrica já inclui PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015). Neste cenário, um domicílio da Mangueira passaria a pagar por mês um total de R$ 33,50 pelo seu consumo de energia elétrica excedente do total gerado pelo sistema fotovoltaico. É importante frisar que este valor em valores de 2015 é inferior ao que o valor médio pago pelos domicílios pelo seu consumo de energia em 2012 (R$ 39,00 em valores de 2012). Verificou-se também que o consumo anual da família na Mangueira, a microgeração distribuída fotovoltaica e como ficaria o novo consumo da família em kwh para 20 anos de projeto. A partir dessas informações e com base no prejuízo apresentado para LIGHT no Cenário Base, foi calculado o novo consumo em reais pela família com geração distribuída e o custo de oportunidade do projeto, tendo em vista o prejuízo anual da companhia. Com base no custo de oportunidade elaborado para LIGHT onde se leva em conta o novo consumo das famílias e o prejuízo que ela recebia anualmente, pode-se criar o fluxo de caixa do projeto. Na ótica do payback, este projeto paga-se em 7 anos neste cenário, além disso, há uma taxa interna de retorno positiva e atrativa, maior que a taxa de juros da economia de 12,46%, superior às aplicações na poupança. Contudo esta é inferior à taxa de renda fixa e, como se trata de um recurso da ANEEL para investimento em eficiência energética, o projeto já se mostra atrativo e evita os prejuízos que a concessionária possui com a Mangueira. CENÁRIO 2 Projeto On-grid para conjunto de 3 Domicílios. a) Características Técnicas Neste Cenário, considerou-se para cada conjunto de 3 domicílios a instalação de um kit solar grid-tied disponível na loja MINHA CASA SOLAR (2015). Este kit grid-tied contava com 18 14

15 painéis fotovoltaicos marca Canadian Solar, resultando na instalação de 6 painéis por domicílio. O modelo escolhido foi o CS6P-255P de silício policristalino. Cada painel apresentava uma potência de 255 Wp, totalizando uma potência total instalada de 1,53 kwp por domicílio. Este tipo de painel possui eficiência de 15,8% e detém o selo A do PROCEL (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Adicionalmente, o kit grid-tied contava ainda com um inversor da marca PHB Solar e do modelo PHB4600-SS com 4,6 kwp de potência e eficiência de 97,8% (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Este inversor é compatível com o pico médio diário da demanda de energia elétrica de um conjunto de 3 domicílios que seria de 3,42 kwp, segundo o software HOMER 11. Ademais, o kit grid-tied contava com uma série de materiais necessários para realizar a instalação do mesmo no domicílio. Como cada painel possuía uma área de 1,61 m², a instalação dos 6 painéis resultaria por ocupar uma área de 10 m² de telhado em cada domicílio. Os painéis seriam instalados voltados para o norte, para conseguir captar o máximo da incidência solar dado que o sol nasce do leste para o oeste. Estariam instalados em uma inclinação de 22,9, que é a inclinação referente à do centro da cidade do Rio de Janeiro. Por fim, o azimut considerado foi de 180. A temperatura normal de operação da célula considerada foi de 45. Segundo o software RETScren, este kit grid-tied seria responsável por gerar em média 189,25 kwh/mês/domicílio. Ou seja, cada domicílio geraria 54,65 kwh/mês a menos do que a sua demanda média mensal de 243,9 kwh. Isso faria consequentemente com que cada domicílio, em que fosse instalado o kit, tivesse que ser responsável por pagar pelo seu respectivo excesso de consumo de energia elétrica. Espera-se, no entanto, que com o programa de conscientização energética seja possível os domicílios reduzirem o seu excesso de demanda perante a sua geração de energia elétrica. b) Características Econômicas Cada kit solar grid-tied considerado no Cenário Alternativo 2 custava R$ (MINHA CASA SOLAR, 2015). Adicionalmente, foi considerado que, além deste valor, seria necessário investir em cada domicílio mais R$ com o custo de instalação e mais R$300/ano com os custos de operação e manutenção do kit gerador. Todos estes custos seriam pagos pela própria distribuidora LIGHT. Neste cenário foi considerada a tarifa de energia elétrica no valor de R$0,614/kWh que era a tarifa vigente em junho de2015 e praticada pela distribuidora LIGHT para domicílios que 11 O software Homer calcula um perfil sazonal anual para a demanda mensal média de um domicílio. 15

16 consumiam de 50 kwh a 300 kwh. Este valor da tarifa de energia elétrica já inclui PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015). Neste cenário, um domicílio da Mangueira passaria a pagar por mês um total de R$ 33,50 pelo seu consumo de energia elétrica excedente do total gerado pelo sistema fotovoltaico. É importante frisar que este valor em valores de 2015 é inferior ao valor médio pago pelos domicílios pelo seu consumo de energia em 2012 (R$ 39,00 em valores de 2012). Pode-se verificar o consumo anual de três famílias na Mangueira, a microgeração distribuída fotovoltaica e como ficaria o novo consumo dessas famílias em kwh para 20 anos de projeto. Com base nesses dados e no prejuízo apresentado para LIGHT no Cenário Base, foi calculado o novo consumo em reais para 3 famílias com geração distribuída e o custo de oportunidade do projeto, tendo em vista o prejuízo anual da companhia para esses 3 domicílios selecionados. Com base no custo de oportunidade elaborado para a LIGHT onde se leva em conta o novo consumo das famílias e o prejuízo que ela recebia anualmente, pode-se criar o fluxo de caixa do projeto para as 3 famílias selecionadas. Na ótica do payback, este projeto paga-se em 7 anos neste cenário também, além disso, há uma taxa interna de retorno positiva e atrativa, maior que a taxa de juros da economia de 15,32%, superior as aplicações na poupança e renda fixa. Logo, este cenário 2 é um bom investimento para a LIGHT, o que irá evitar a geração de prejuízo apontado no Cenário Base deste trabalho. CENÁRIO 3 Projeto Off-Grid para 1 Domicílio. a) Características Técnicas Neste Cenário, considerou-se para cada domicílio a instalação de dois kits solar off-grid uso isolado disponível na loja MINHA CASA SOLAR (2015). Estes dois kits solar off-grid contavam com 9 painéis fotovoltaicos da marca AVP. O modelo escolhido foi o AVP-150p de silício policristalino. Cada painel apresentava uma potência de 150 Wp, totalizando uma potência total instalada de 1,35 kwp. Este tipo de painel possui eficiência de 14,8% e detém o selo A do PROCEL (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Adicionalmente, os dois kits off-grid contavam ainda com um inversor da marca Wagan Tech e do modelo com 1,5 kwp de potência e eficiência de 97,8% (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Este inversor é compatível com o pico médio diário da demanda de energia elétrica de um domicílio da comunidade 16

17 que era de 0,61 kwp, segundo o software HOMER12, excluindo o consumo de eletricidade para abastecer o aparelho de ar condicionado e o chuveiro elétrico 13. Desconsiderando o consumo de energia destes equipamentos, um domicílio médio da Mangueira consumiria 137,6 kwh/mês. Como estamos trabalhando com um sistema off-grid que contaria com o armazenamento em baterias, é recomendado calcular o consumo médio ajustado destes domicílios. Via de regra é comum dividir por 0,8 o consumo médio do domicílio de forma a ser possível compensar as perdas no sistema fotovoltaico e além disso possibilitar uma maior folga para respeitar o limite de descarga estabelecido para a bateria (MINHA CASA SOLAR, 2015). Ademais, o kit off-grid contava com um controlador de carga de 40 A (24 Vcc) com tecnologia PWM da marca EP Solar e do modelo VS4024N e com uma série de materiais necessários para realizar a instalação do mesmo no domicílio. A energia gerada no sistema off-grid de cada domicílio será armazenada em um conjunto de 9 baterias estacionárias de 220Ah. Estabeleceu-se a 20% como o limite de profundidade de descarga das baterias, o que resultaria em média em uma vida útil de 4 anos para as mesmas. Como cada painel possuía uma área de 1,011 m², a instalação dos 6 painéis resultaria por ocupar uma área de 9,1 m² de telhado em cada domicílio. Os painéis seriam instalados voltados para o norte, para conseguir captar o máximo da incidência solar dado que o sol nasce do leste para o oeste. Estariam instalados em uma inclinação de 22,9, que é a inclinação referente à do centro da cidade do Rio de Janeiro. Por fim, o azimut considerado foi de 180. A temperatura normal de operação da célula considerada foi de 45. Segundo o software RETScren, este kit grid-tied seria responsável por gerar em média 170 kwh/mês/domicílio. Ou seja, cada domicílio geraria 73,9 kwh/mês a menos do que a sua demanda média mensal de 243,9 kwh. Isso faria consequentemente com que cada domicílio, em que fosse instalado o kit, tivesse que ser responsável por pagar pelo seu respectivo excesso de consumo de energia elétrica. Espera-se, no entanto, que com o programa de conscientização energética seja possível os domicílios reduzirem o seu excesso de demanda perante a sua geração de energia elétrica. b) Características Econômicas Os dois kits solares grid-tied considerados no Cenário Alternativo 3 custariam R$ por domicílio, enquanto o conjunto das 9 baterias resultaria em um custo inicial de R$ (MINHA CASA SOLAR, 2015). Adicionalmente, foi considerado que, além destes valores, seria necessário 12 O software Homer calcula um perfil sazonal anual para a demanda mensal média de um domicílio. 13 Um sistema fotovoltaico off-grid é incapaz de atender aos picos de demanda provenientes do uso de equipamentos, como chuveiro elétrico, ar condicionado e ferro elétrico (MINHA CASA SOLAR, 2015). 17

18 investir em cada domicílio mais R$ com o custo de instalação e mais R$ 300/ano com os custos de operação e manutenção do kit gerador. Por fim, é necessário destacar que o conjunto de 9 baterias precisaria ser renovado a cada 4 anos (MINHA CASA SOLAR, 2015). Todos estes custos seriam pagos pela própria distribuidora LIGHT. Neste cenário foi considerada a tarifa de energia elétrica no valor de R$ 0,614/kWh que era a tarifa vigente em junho de 2015 e praticada pela distribuidora LIGHT para domicílios que consumiam de 50 kwh a 300 kwh. Este valor da tarifa de energia elétrica já inclui PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015). Neste cenário, um domicílio da Mangueira passaria a pagar por mês um total de R$ 45,37 pelo seu consumo de energia elétrica excedente do total gerado pelo sistema fotovoltaico. É importante frisar que este valor em valores de 2015 é superior ao valor médio pago pelos domicílios pelo seu consumo de energia em 2012 (R$ 39,00 em valores de 2012). Verificou-se o consumo anual de uma família na Mangueira, e com a microgeração distribuída fotovoltaica, como ficaria o novo consumo dessas famílias em kwh para 20 anos de projeto. Com base nesses dados e no prejuízo apresentado para LIGHT no Cenário Base, foi calculado o novo consumo em reais para a família com geração distribuída off-grid e o custo de oportunidade do projeto, tendo em vista o prejuízo anual da companhia para essa família. Com base no custo de oportunidade elaborado para LIGHT onde se leva em conta o novo consumo da família e o prejuízo que a distribuidora recebia anualmente, pode-se criar o fluxo de caixa do projeto. Na ótica do payback, este projeto paga-se em 11 anos neste cenário. Entretanto, o projeto não apresenta TIR atrativa e o VPL do investimento é sempre negativo. Além disso, esse investimento é pior que a poupança e a renda fixa, além de não contribuir para diminuir o prejuízo da LIGHT nessas comunidades. Em resumo, a tabela 3, mostra que o Cenário Alternativo II é o que apresenta melhor resultado na comparação com os demais. 18

19 Tabela 3. Análise dos Cenários Alternativos. ANÁLISE DOS CENÁRIOS - RETORNO DO PROJETO PARA CADA INDICADOR FINANCEIRO PROPOSTAS TIR VPL POUPANÇA RENDA FIXA R$/Wp CENÁRIO I 12,46% R$ ,88 R$ ,32 R$ ,15 R$ 11,82 CENÁRIO II 15,32% R$ ,26 R$ ,63 R$ ,19 R$ 10,30 CENÁRIO III 0,54% -R$ ,27 R$ ,16 R$ ,12 R$ 22,12 Fonte: Elaboração Própria. SEÇÃO IV Conclusão Com base na análise entre o cenário base (prejuízo da LIGHT) e cenário alternativo com a instalação do projeto, verificou-se uma ótima oportunidade para levar desenvolvimento social a favela, aumento da receita da distribuidora e redução da tarifa de energia elétrica. Segundo dados da LIGHT (2015), se todas as perdas não-técnicas fossem retiradas do sistema, a conta dos consumidores poderia ser reduzida em 17%. Nas comunidades onde as UPPs foram instaladas, verificou-se redução das perdas e inadimplência, que é o caso da Mangueira, onde as perdas diminuíram de 51% (2012) para 31%. O que revela que há espaço importante e significativo para implantação deste projeto. Em 2013, a LIGHT trocou geladeiras e lâmpadas fluorescentes em comunidades de baixa renda, o que gera um gasto médio no programa de eficiência energética da ANEEL no patamar de R$ 19 milhões de reais. A distribuidora de energia afirmou que em 2014 e 2015 pretende investir mais que 20 milhões de reais no seu programa de eficiência energética. Esses dados revelam a disponibilidade de recursos para instalar os projetos pela distribuidora e que podem ser uma solução inovadora para resolver as perdas estimadas em 1 bilhão de reais por ano com furtos de energia nas comunidades do Estado do Rio de Janeiro. 19

20 Referencial bibliográfico ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica. Manual do Programa de Eficiência Energética. Brasília, BRASIL. Lei nº , de 20 de janeiro de Disponível em: Acessado em: 27 de maio de 2015a. COHEN, C.;; WEISS, M.; DIAS, N.; MENEZES, N.; BORGES, T..A tarifa social e seu impacto sobre a pobreza energética. Trabalho apresentado ao XIV Congresso Brasileiro de Energia, Rio de Janeiro, COHEN, C., Relatório Final do Projeto Jovem Cientista do Nosso Estado FAPERJ - Análise do consumo e do potencial de conservação de energia elétrica em comunidades de baixo poder aquisitivo: Estudo de três comunidades recém-pacificadas, Rio de Janeiro: FAPERJ, DESAI, A.V., Patterns of Energy Use in Developing Countries, Tokyo: ERG (IDRC/UNU), EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA EPE. Plano Decenal de Expansão de Energia Brasília: MME/EPE GELLER, H. S. O Uso Eficiente da Eletricidade Uma estratégia de desenvolvimento para o Brasil. Rio de Janeiro, GOLDENBERG, J., JOHANSSON, T.B., REDDY, A.K.N., WILLIAMS, R.H., Energie pour un monde vivable, Paris : La Documentation Française, IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, Censo Demográfico 2000: Famílias e Domicílios: Resultados da Amostra, 2003, disponível em < acessado em 11 de maio de 2012a. IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, Índice Nacional de Preços ao Consumidor Amplo acumulado no ano IPCA, Disponível em: Acessado em: 29 de junho de 2012b. LIGHT. Composição da Tarifa de Energia Elétrica em maio de Disponível em: Acessado em : 20 de maio de MINHA CASA SOLAR. Pesquisa de Preços de Mercado para Equipamentos e para Dimensionamento e Instalação de Sistemas Fotovoltaicos em Domicílios. Disponível em: Acessado em: 20 de maio de PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-Rio. Elaboração de Ferramenta Computacional para Estimar o Potencial de Conservação de Energia Elétrica em Favelas Relatório Final. Rio de Janeiro: LIGHT, PROCEL, Programa Nacional de Conservação da Energia Elétrica. Resultados do Procel. Ano base 2010, Rio de Janeiro, PROCEL. Tabela de Eficiência Energética Sistema de Energia Fotovoltaica Módulos - Edição 02/2014. Disponível em: Acessado em: 23 de maio de RETScren. O que é o RETScreen?. Disponível em: Acessado em: 2 de junho de RIO DE JANEIRO. Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro. Bairros Cariocas. Rio de Janeiro, Disponível em: < Acessado em 04 de Março de SOUSA, D. A. Pobreza Energética nas Favelas da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Economia, Universidade Federal Fluminense, Niterói,