Decisões Certas Inteligência, métodos quantitativos e experiência para construir a melhor decisão dos seus investimentos

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1 Decisões Certas Inteligência, métodos quantitativos e experiência para construir a melhor decisão dos seus investimentos Tito Livio M. Cardoso tito.livio@decisoescertas.com.br APLICAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EM UNIDADES INDUSTRIAIS CONTEXT0 Controlar e racionalizar o consumo de energia é um fator-chave de competitividade para quase todos os segmentos industriais e, para alguns setores, o acesso a fontes mais baratas e fatores que reduzam o consumo é um fator determinante para a continuidade do negócio. A indústria da energia, por outro lado, é extremamente dinâmica e as tecnologias disponíveis alteram suas posições relativas com rapidez. O empreendedor esclarecido se disciplina a, habitualmente, revisitar as opções disponíveis e quebrar velhos paradigmas. Um dos movimentos mais interessantes nos últimos anos tem sido o ganho de escala da aplicação de energia solar no mundo. No gráfico seguinte observamos o efeito contínuo da queda de preços dos sistemas fotovoltaicos (FV) ao longo do tempo em função do aumento da base instalada. Fig.1 Ganho de escala dos sistemas FV no mundo, Fonte: US DoE. O custo médio de implantação de sistemas FV nos EUA caiu 27%, em 2012 com relação ao ano anterior, e a queda acumulada desde 2011 supera os 60%. Em função disto, em 2013, a China estabeleceu um recorde com 12 GW de painéis solares instalados. Apesar da pequena participação da fonte solar (<1%) na matriz energética, o Brasil apresenta médias de a horas/ano de insolação em todo território, um potencial destes e ganhos de escala na magnitude observada não devem ser ignorados. Neste trabalho, sem estabelecer comparações com outras fontes, vamos especificamente, através de um modelo analítico, examinar o potencial de aplicação de sistemas fotovoltaicos para unidades industriais no Brasil. Tito Livio M. Cardoso tito.livio@decisoescertas.com.br Página 1

2 MODELO ANALÍTICO Na construção do modelo analítico, consideramos dados publicamente disponíveis de diversos projetos de geração FV os seis projetos vencedores do 1 leilão exclusivo de energia de PE, Parque Tecnológico em Caraúbas (RN), Usina solar de Alto do Rodrigues (RN), Planta Solar de Tanquinho (SP) e projeto de expansão da Solar Tauá (CE) e de duas plantas em operação - Usina Cidade Azul (SC) e Solar Tauá 1,0 MWp (*) (CE). A vantagem de construir um modelo com base nas informações empíricas é dupla: o modelo, além de ser simples, apresenta aderência à prática dos projetos e operações de geração fotovoltaica no Brasil. A desvantagem são as imprecisões, inerentes ao método, porém, compatíveis com a característica preliminar e objetivo desta análise. Investimento Considerando os valores recentes de investimento e potência de pico (*) instalada para os projetos e operações citados, observamos um comportamento aproximadamente potencial do Custo por MWp instalado com a escala do sistema de geração FV. Fig.2 Investimento por MWp instalado em função da escala de potência do sistema FV. Para os propósitos desta análise, adotei este modelo paramétrico exponencial. Lembrando que o mesmo refere-se ao custo de implantação de um projeto inteiro de usina solar FV e não apenas os custos dos módulos FV e que resulta de ajuste dos dados pelo método de mínimos quadrados na faixa de potências instaladas entre 1,0 MWp e 45,0 MWp, a utilização do modelo fora desta faixa de valores ou para outros propósitos não é recomendada. Geração de energia e dimensionamento do sistema FV Depende da localização onde será instalado o sistema, sua orientação e inclinação, e da eficiência e aspectos construtivos da tecnologia selecionada, sendo os módulos de silício policristalino com estrutura fixa a tecnologia mais comumente empregada. Para os propósitos desta análise, adotei como aproximação para dimensionamento da potência instalada a média dos três primeiros meses de operação da usina solar de Tauá (CE): 150 MWh para uma potência instalada de 1,0 MWp. No modelo, esta geração será afetada por um fator relacionado à localização e perdas de energia na conexão. Página2

3 Área ocupada pela instalação de geração FV Considerando os dados dos projetos e operações brasileiras, na prática, a área ocupada pela instalação varia em torno de 3,5 ha por MWp. Observe que esta é a área total da instalação, considerando, além da área ocupada pelos módulos FV, também a área de preservação, subestação, acessos, controle operacional, etc. (*) Potência de pico: medida em Watt-pico, Wp, é a unidade de medida utilizada para painéis fotovoltaicos e significa a potência máxima que um painel pode fornecer em condições ideais. CUSTO DA ENERGIA ELÉTRICA PARA A INDÚSTRIA Na situação onde a unidade industrial é abastecida pela rede de abastecimento local (maioria, exceto pelos grandes consumidores quando estão conectados diretamente à rede básica), o custo da energia varia significativamente com a localização da operação. Fig.3 Custo da energia por estado, com impostos. Fonte: FIRJAN. Consulta em 22/9/14. ESTUDO DE CASO Os ganhos da aplicação de um sistema FV a uma operação industrial podem ser estimados em termos da economia gerada no custo operacional com energia elétrica. O modelo elaborado será utilizado para comparar o potencial de retorno da aplicação de sistemas FV em unidades industriais, considerando os seguintes parâmetros: Localização MG e PA As localizações apresentam, respectivamente, a média e o máximo nacional de custos com energia elétrica. Também, são estados com expressiva concentração de indústrias dos segmentos mineração & metais e logística. Conexão do sistema FV Conectado à rede (grid-tie) Fator do local e perda de energia na conexão 0,70 Aplicado para ambos os locais: MG e PA. A energia efetivamente gerada pelo sistema FV será 70% da capacidade nominal, em MWh, sendo os demais Página3

4 30% remunerados ao fornecimento da rede local. Módulos Período do fluxo de caixa Silício policristalino, 290 Wp, R$ 800,00 25 anos A vida útil dos painéis é maior, mas para este período os fornecedores chineses e japoneses garantem comercialmente redução de, no máximo, 20% na capacidade de geração dos painéis em função do tempo de uso. Valor residual 0 Não considera valor residual do sistema FV ao final do período. O gráfico seguinte apresenta os resultados obtidos para investimento e taxa de retorno (TIR) para diferentes níveis de consumo mensal da unidade industrial. Fig.4 Resultados de investimento e retorno do sistema FV para diversos consumos mensais. Na faixa de consumo mensal pesquisado, a taxa de retorno para operações em MG varia entre 2,3% a 6,0%, enquanto para o caso de operações no PA começa em 5,8% e evolui até 10,4%. Em especial, observe que para uma unidade no PA com consumo de 1000 MWh-mês temos TIR = 8,0%. Este resultado é importante porque se aproxima do custo de capital de diversos projetos da indústria, ou seja, investimentos na instalação de sistemas FV são atrativos para operações no PA se o consumo mensal médio é igual ou superior a 1000 MWh. Aos preços da energia em MG, apenas a partir de 3800 MWh-mês a TIR ultrapassa 8,0%. Se consideramos como custo de oportunidade, por exemplo, a taxa de juros de apoio direto do Fundo Clima (veja no tópico Financiamento deste artigo), que, no máximo é 5,5% a.a., entretanto, a instalação de sistemas FV no PA se viabiliza em todos os casos e para MG em operações a partir de 1800 MWh de consumo mensal. Página4

5 Caso de operações com consumo mensal de MWh no PA Custo operacional com energia elétrica antes do sistema FV: R$ 6,0 milhões por ano Investimento no sistema FV: R$ 45,5 milhões, sendo R$ 18,4 milhões (40% do total) na aquisição dos módulos solares Potência instalada do sistema FV: 6,7 MWp, composto de módulos de 290Wp 6,832 R$/Wp Área ocupada pela instalação solar: <20 ha Energia gerada pelo sistema FV em um ano: 8400 MWh Economia com a energia gerada pelo sistema FV: R$ 4,25 milhões por ano Break-even: 10,7 anos 25 anos = 8,0 % Caso de operações com consumo mensal de MWh em MG Custo operacional com energia elétrica antes do sistema FV: R$ 7,5 milhões por ano Investimento no sistema FV: R$ 69,5 milhões, sendo R$ 33,1 milhões (47% do total) na aquisição dos módulos solares Potência instalada do sistema FV: 12 MWp, composto de módulos de 290Wp 5,790 R$/Wp Área ocupada pela instalação solar: <30 ha Energia gerada pelo sistema FV em um ano: MWh Economia com a energia gerada pelo sistema FV: R$ 5,26 milhões por ano Break-even: 13,2 anos 25 anos = 5,7 % OPÇÕES DE APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA Mineração & Metais: Na faixa de geração entre 1000 e 2000 MWh-mês, uma instalação FV como a proposta no estudo de caso, ainda que viável economicamente, apresenta uma economia que corresponde a uma fração muito pequena do custo operacional com energia. Apenas como referência, MWh-mês é a ordem de grandeza do consumo de uma planta de beneficiamento para 20 Mtpa de minério de Ferro (rota úmida, ROM de itabiritos), ou uma pelotização de 6,5 Mtpa (grate kiln), ou uma planta de 6,5 Mtpa de bauxita, ou ainda uma planta de 120 Ktpa de concentrado de Cobre. Estas referências traduzem portes típicos de plantas destes segmentos industriais. Nos últimos 8 anos, entretanto, plantas menores para até 2,0 Mtpa de minério de Ferro foram instaladas em sites operacionais, como alternativa de crescimento da produção, face aos prazos e riscos inerentes à implantação de plantas greenfield maiores/ típicas. Este tipo de plantas apresenta consumos mensais de energia na faixa de 2000 a 2500 MWh e pode se beneficiar de um sistema FV com 13,3 MWp a um investimento de R$ 74,9 milhões com TIR de 6,0% em MG e 10,4% no PA (pontos para 2000 MWh na figura 4). Página5

6 Logística: Instalações de armazenamento e manuseio de carga geral, como estações de transbordo, terminais portuários, porto seco, onde o consumo anual fica na faixa de a MWh, direcionado principalmente pelo acionamento dos equipamentos de manuseio, se enquadra perfeitamente no domínio de consumos pesquisado. Para qualquer operação logística onde o consumo médio mensal seja da ordem ou superior a 1000 MW/h-mês, a instalação de um sistema FV constituí uma solução com retorno econômico e sustentável em locais onde o custo da energia excede a média nacional. O tempo de implantação de uma unidade solar deste tipo é da ordem de 18 meses. FINANCIAME NTO Especificamente para apoio aos investimentos em geração e distribuição local de energia renovável, incluindo a implantação de projetos de geração de energia a partir da captura da radiação solar, através do FUNDO CLIMA (1), o BNDES participa em até 90% do valor com uma taxa de juros que, no caso de apoio direto, é composta de custo financeiro (1% a.a.) + Remuneração básica do BNDES (0,9% a.a.) + Taxa de Risco de Crédito (até 3,6% a.a., conforme o risco de crédito do cliente), totalizando, no máximo, 5,5% a.a. CONCLUSÃO Foi construído um modelo analítico simplificado, com base em dados reais e recentes de projetos e operações de sistemas para geração fotovoltaica no Brasil. Os resultados sugerem que, atendendo a requisitos de retorno do investimento (TIR>8%) e restrições na área total demandada para sua instalação, sistemas FV para geração na faixa de a MWh (potências aproximadas na faixa de 6,5 a 13 MWp) apresentam oportunidades para aplicação industrial em locais onde o custo da energia elétrica exceda a média nacional. Nesta faixa, as aplicações mais interessantes são para terminais logísticos. Planta de beneficiamento mineral de pequeno porte, por exemplo, plantas de 2 Mtpa para minério de Ferro poderão igualmente de beneficiar. Se considerarmos esquemas de financiamento que reduzam o custo de capital do projeto de energia solar, por exemplo, para 5,5% a.a., projetos em locais com custos de energia dentro da média nacional, como MG, passam a se beneficiar da opção de geração FV nas situações onde o consumo médio mensal da operação for igual ou superior a MWh. A principal conclusão é que os efeitos de escala já criam, hoje, situações onde a indústria nacional pode obter vantagens econômicas da sua aplicação direta. Além das vantagens econômicas, a solução mitiga riscos operacionais e é sustentável. Estas oportunidades poderão elevar-se rapidamente com o prosseguimento na expansão da base instalada global, desenvolvimento de tecnologias mais eficientes pelos produtores asiáticos e a gradual nacionalização de componentes. REFERÊNCIAS [1] Fundo Clima. Consultado em: 22/09/ mas_e_fundos/fundo_clima/energias_renovaveis.html# Página6