ANÁLISE DE SENSIBILIDADE PARA GERAÇÃO FOTOVOLTAICA DISTRIBUÍDA EM RESIDÊNCIAS DE BELO HORIZONTE Furtado, Lucas Daniel G. C. 1 Furtado, João Paulo C. 2 Martinez, Carlos Barreira3; RESUMO: Devido às dificuldades da crise energética no cenário nacional, este estudo é uma alternativa para diversificação da matriz energética brasileira, baseado em hidrelétricas. A utilização da tecnologia fotovoltaica tende a potencializar a produção nos períodos de seca, em que a radiação solar é maior e as hidrelétricas sofrem com os baixos níveis de seus reservatórios. A partir de 2012, a ANEEL passou a regulamentar a geração distribuída ao editar a Resolução 482, que apresenta as condições para integração do sistema nas redes de distribuição. Este trabalho conduz um estudo de caso de uma residência de classe média localizada em Belo Horizonte. É apresentado o consumo energético da residência e então dimensionado o sistema fotovoltaico necessário para atender esta demanda. Em seguida são feitos os estudos de sombreamento da área e definido o posicionamento dos módulos fotovoltaicos. A análise econômica é ponto chave, já que prova a viabilidade econômica do investimento. Por fim, são feitas análises de sensibilidade variando alguns aspectos como os custos dos equipamentos, a taxa mínima de atratividade para o investimento e o reajuste tarifário anual de energia; demonstrando os inúmeros cenários que poderão ocorrer no curto-prazo. Palavras-chave: geração fotovoltaica, geração distribuída, energia solar, sistemas fotovoltaicos. ABSTRACT: This paper presents a study on the technical and financial feasibility to migrate to the photovoltaic generation system delivered connected to the distribution network. Due to the difficulties of the energy crisis on the Brazilian scene, this study is an alternative to diversify the Brazilian energy matrix, based on hydropower. The use of photovoltaic technology tends to enhance the production in periods of drought, in which the solar radiation is higher and the hydro suffer from low levels of its reservoirs. From 2012, ANEEL started to regulate the distributed generation from Resolution 482, which states the conditions for system integration in distribution networks. This paper conducts a case study of a middle-class residence located in Belo Horizonte. It is presented the residence energy consumption and then designed the photovoltaic system required to support this demand. Then, it is made shading studies of the area and set the placement of photovoltaic modules. The economic analysis is a key point, since it proves the economic feasibility of the investment. Finally, sensitivity analysis are made varying aspects such as equipment costs, the interest rate and the annual adjustment value of energy; demonstrating the many scenarios that may occur in the short term. Keywords: photovoltaic generation, solar power systems for homes, solar energy, photovoltaic systems 1 INTRODUÇÃO Com o aumento da demanda energética mundial, o encarecimento e a escassez de recursos naturais além das preocupações ambientais, torna-se cada vez mais atrativa e interessante a geração fotovoltaica voltada ao uso residencial. O Brasil, atualmente, passa por uma crise hídrico/energética 1 2 3 Graduando em Eng. Civil Universidade Federal de Minas Gerais, lucasdfurtado9@hotmail.com Mestre em Eng. Elétrica PUC Minas, jpfurtado@gmail.com Centro de Pesquisas Hidráulicas e Recursos Hídricos (CPH) Universidade Federal de Minas Gerais, martinez@cce.com.br 1
muito severa, e a falta de boa gestão aliada a uma matriz energética concentrada em sistemas hidroelétricos tem provocado consequências alarmantes e desagradáveis à população brasileira. A geração fotovoltaica é baseada na utilização de painéis solares que, instalados em áreas de boa incidência solar, captam essa luminosidade e geram energia elétrica pronta para ser utilizada ou armazenada em baterias. Porém, os custos dos componentes e da instalação de um sistema fotovoltaico têm limitado a sua utilização. Atualmente, estes sistemas são encontrados, principalmente, em regiões afastadas em que a instalação de linhas convencionais de transmissão de energia não seriam economicamente viáveis. Entretanto, com o avanço tecnológico e o aumento da produção destes equipamentos, resultando em redução de custos de aquisição e instalação, aliados aos aumentos excessivos da energia elétrica entregue pelas concessionárias, um estudo de viabilidade econômica para migração à estes sistemas, inclusive em áreas metropolitanas, tornou-se interessante. Além disso, em abril de 2012, a Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL, apresentou a Resolução Normativa no 482, que regulamenta e estabelece as condições gerais para o acesso da geração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica. Diminuindo assim, os custos de aquisição, já que as baterias e os controladores de carga não seriam mais necessários, e tornando possível a venda de excedente de produção energética à própria rede elétrica instalada pelas concessionárias, encurtando o período de retorno do investimento. Neste trabalho, serão estudados vários aspectos de um sistema de geração fotovoltaica. Primeiramente serão apresentadas informações sobre as possíveis configurações do sistema. Então, será dado maior ênfase aos sistemas integrados de geração, já que este é o objetivo principal do presente estudo. Com isso, serão apresentados os componentes de um sistema fotovoltaico integrado e em seguida estudos de dimensionamento, performance e custo. A partir dos dados de eficiência e custo deste sistema, será realizado uma análise de sensibilidade, resultando nos valores admissíveis, economicamente viáveis, a serem pagos pelo consumidor para fazer a migração de um sistema convencional ao sistema de geração distribuída interligada à rede. 1.1 Contextualização 14 Segundo Salamoni (2004), o total de irradiação solar incidente na terra é de 1.2x 10 kw, isso corresponde a 10 000 vezes mais do que a demanda energética mundial em todo ano de 2002. Por isso a fotovoltaica é uma das tecnologias mais promissoras para geração de energia. Além de renovável e virtualmente inesgotável, esta tecnologia utiliza-se do silício como principal material ativo na composição dos seus módulos. Ainda de acordo com Salamoni, o silício é o segundo elemento mais abundante na superfície terrestre. De acordo com o Estudo Prospectivo para Energia Fotovoltaica (2010), publicado no Centro de Gestão e Estudos Estratégicos CGEE, o Brasil é privilegiado no que diz respeito a incidência solar e às reservas de quartzo para produção de silício. O país possui, portanto, vários dos prérequisitos para alcançar grande sucesso e figurar entre os principais do mundo no uso dessa tecnologia. Além disso, o desenvolvimento da geração fotovoltaica na matriz energética atual, 2
propõe-se a suprimir as dificuldades da geração hidroelétrica em épocas de seca no país. Em suma, essas duas formas de geração energética se complementam já que alcançam melhores performances em períodos climáticos opostos. Apesar do grande potencial do país, e do aumento acentuado nos últimos anos, o Brasil segue com mínima representatividade no setor de geração fotovoltaica. Países como Alemanha, Japão, e recentemente, Estados Unidos e China devem ser citados como exemplos de nações que têm investido consideravelmente nesta tecnologia. 1.2 Arranjos dos Sistemas Fotovoltaicos 1.2.1 Sistemas autônomos ou independentes Sistemas autônomos são aqueles que não possuem interligação com a rede de distribuição energética das concessionárias. Por isso, torna-se necessário o uso de baterias para a acumulação da energia elétrica gerada. Este banco de baterias, quando bem dimensionado, permitirá uma certa autonomia do sistema em relação a tempos nublados ou com pouca produção do arranjo fotovoltaico. Para o funcionamento ideal desse tipo de sistema, é necessário a instalação de controladores de carga, que garantirão uma otimização do uso das baterias. Os sistemas independentes são os arranjos mais comuns instalados no Brasil até os dias atuais. Este sistema tem sido adotado em áreas distantes em que o acesso ao local ou o custo de ampliação da rede pública de distribuição restringe a oferta à energia elétrica convencional. Este arranjo também pode estar relacionado a diversos outros usos como bombeamento de água e iluminação pública. Em ilhas este uso é comum para abastecer escolas e comunidades isoladas. 1.2.2 Sistemas de geração integrados a rede de distribuição Conforme Oliveira (2001), os sistemas integrados à rede de distribuição possuem vantagens interessantes. Em sistemas urbanos acoplados à prédios ou casas, já que não necessitam de baterias e, utilizam-se da infraestrutura da própria edificação, é possível que alguns custos sejam diminuídos. Além disso, um projeto arquitetônico de cobertura ou fachada que já contemple um sistema de geração fotovoltaica, tende a substituir materiais tradicionais de revestimento pelos próprios painéis solares. Assim, parte do investimento já estaria coberto pelos custos tradicionais de uma edificação. Oliveira (2001) diz que o sistema fotovoltaico interligado à rede elétrica é composto de duas partes básicas: o arranjo dos módulos e o subsistema de condicionamento de potência que realiza a conversão da potência de saída do módulo em potência útil. O subsistema condicionador é responsável por receber a potência em corrente contínua (DC) gerada nos módulos e convertê-la em corrente alternada (AC), para então levá-la à rede de distribuição. 1.3 Resolução 482 da ANEEL, de 17 de abril de 2012 A partir de abril de 2012 a ANEEL, com a resolução 482, estabeleceu as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de eletricidade, e também apresentou o sistema de compensação de energia elétrica. Vale ressaltar que esta resolução abrange variadas fontes renováveis, com base em energia hidráulica, solar, eólica, biomassa ou cogeração qualificada. Ficou definido como microgeração distribuída as centrais geradoras com potência instalada menor ou igual a 100kW. A minigeração deve possuir potência instalada entre 100 kw e 1 MW. O sistema de compensação de energia elétrica é aquele no qual a energia ativa injetada por unidade consumidora com micro ou minigeração distribuída é cedida por meio de empréstimo gratuito à 3
distribuidora local. Sendo posteriormente compensada com o consumo de energia elétrica dessa mesma unidade consumidora ou de outra unidade consumidora de mesma titularidade, desde que possua o mesmo CPF junto ao Ministério da Fazenda. Em contraste à forma em que foi regulamentado em países como Alemanha, Espanha e EUA, onde a concessionária paga em dinheiro pela energia produzida por geração interligada à rede de distribuição, no Brasil a ANEEL apresentou o conceito de empréstimo gratuito. Em períodos de maior geração do que consumo este excesso é enviado à rede e o proprietário fica com um crédito que pode ser descontado a noite ou em momentos de pouca produção energética. Este fluxo de energia é mensurado através de um medidor bidirecional, que deverá ser instalado pela concessionária no momento da adequação do sistema. Ao fim do mês, o proprietário do sistema recebe, na própria conta de energia, um balanço indicando se há algum crédito energético acumulado. Caso haja, este crédito poderá ser utilizado naquela unidade geradora nos próximos 36 meses, ou ainda em alguma outra de mesma titularidade. Ainda que haja um crédito acumulado para os próximos meses, o proprietário do sistema continuará pagando a taxa mínima da conta de energia, que refere-se à iluminação pública e ao custo de disponibilidade do sistema tradicional da companhia de distribuição. 1.4 Principais Componentes de um Sistema Fotovoltaico Os principais componentes de um sistema fotovoltaico típico são: painéis ou módulos de células fotovoltaicas, suportes para os painéis, controladores de carga de baterias, bancos de baterias e inversores. Uma descrição mais detalhada de cada um deles é apresentada a seguir: 1.4.1 Módulos Fotovoltaicos: Segundo Oliveira (2001), o módulo fotovoltaico é um conjunto de células constituídas de material semicondutor, frequentemente de silício. Estas células podem ser encontradas em três formas básicas, de acordo com os métodos de fabricação, são elas: silício monocristalino, policristalino ou silício amorfo. O módulo então, é formado pela ligação em série de várias células individuais. De modo que a tensão total obtida é a soma das tensões individuais de cada célula. Os módulos comerciais são formados por 30 a 60 células em série de acordo com sua aplicação. A rigidez estrutural, o isolamento elétrico e resistência a fatores climáticos são parâmetros importantes de projeto dos módulos. O conjunto de células é normalmente encapsulado em plástico elástico (EtilvinilacetanoEVA) que também atua como isolamento elétrico. A moldura é feita de alumínio ou poliuretano e na face exposta ao sol é utilizada vidro ou material plástico transparente. 1.4.2 Controlador de Carga Os controladores de carga são utilizados apenas em sistemas autônomos de geração fotovoltaica, não sendo necessários em sistemas conectados à rede de distribuição. Conforme apresentado por Alvin Filho (1999), os controladores de carga regulam a tensão percebida pelas baterias, evitando flutuações que possam danificá-las. Além disso, controlam o seu estado de carga. Outras características que também são encontradas e que definem seu preço no mercado, são proteção contra corrente reversa, desconexão da carga e compensação térmica. 4
1.4.3 Acumuladores de Carga (Baterias) As baterias são utilizadas apenas em sistemas autônomos de geração fotovoltaica, não sendo necessárias em sistemas conectados à rede de distribuição. Elas possuem três funções básicas em sistemas autônomos: - Acumular energia para os períodos de pouca ou nenhuma radiação solar; - Permitir estabilidade de tensão. Já que a tensão nas placas varia consideravelmente ao longo do dia, dependendo de nuvens e sombreamento. - Fornecer correntes mais elevadas aos pontos de consumo, tecnicamente conhecidos como cargas, que a corrente máxima produzida pelos módulos fotovoltaicos. Cargas como motores podem exigir correntes elevadas em períodos curtos de tempo, na partida, por exemplo. 1.4.4 Inversor DC/AC A principal função de um inversor de corrente consiste em estabelecer a ligação entre o gerador fotovoltaico e a carga AC ou a própria rede elétrica de corrente alternada. Neste contexto, a sua principal tarefa consiste em converter o sinal elétrico DC do módulo fotovoltaico num sinal elétrico AC, e ajustá-lo para a frequência e o nível de tensão da rede a que ficará ligado. Percebe-se portanto que o inversor é necessário em qualquer arranjo de sistema, seja ele autônomo ou integrado à rede. O inversor também proporciona a energia em sincronismo de tensão e frequência com a existente na rede de distribuição. Segundo Lisita Júnior (2005), os inversores podem ser divididos em dois grupos: pelo funcionamento e pelo dispositivo de interrupção. 1.4.5 Medidores Bidirecionais Os medidores bidirecionais não fazem parte nem são essenciais para o funcionamento de sistemas fotovoltaicos, porém são interessantes para que permita-se a visualização do fluxo de energia que está sendo consumida e produzida naquele centro gerador. Estes medidores são instalados apenas em sistemas conectados à rede, pois irão medir exatamente esse fluxo de energia que é enviado ao sistema de distribuição. 1.5 Dimensionamento de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede 1.5.1 Estimativa de Consumo É possível fazer uma boa estimativa através da análise das últimas 12 (doze) contas de energia (no mínimo), caso o projeto seja de uma residência convencional em que não haverá nenhum acréscimo expressivo no consumo de energia elétrica (aumento no número de membros na residência, etc). Calcula-se o somatório da quantidade de kw.h consumidos em todos os meses de um ano e tira-se a média mensal de consumo. 1.6 Estimativa de Produção de Energia Conforme apresentado por Carneiro (2009), a energia elétrica produzida durante um dia por um módulo é obtida a partir da seguinte expressão: (1.1) Em que PR representa o designado índice de desempenho (do inglês: performance ratio) de um sistema fotovoltaico, o qual depende fundamentalmente do rendimento do inversor e das perdas de 5
energia que ocorrem no cabeamento (PR = ηinv Fc 0,87 ). KT é um fator de correção da temperatura de operação dos módulos,. A utilização diária da potência de pico, Hs, pode ser encontrada em diversos estudos de incidência solar para cada região em que se deseja instalar o sistema. Por fim, equivale à potência de pico dos painéis. A energia média anual que é efetivamente fornecida pelo gerador fotovoltaico, AnoEreal é calculada através da seguinte equação: (1.2) onde corresponde ao número de dias do mês i (considerando por exemplo o mês de Abril, i = 4 e = 30 dias), Hi corresponde ao número de horas equivalentes de Sol para um determinado dia do mês i (considerando por exemplo o mês de Junho, Hs6 = 4,1 horas para a cidade de Belo Horizonte) e KT,i, representa o fator de correção de temperatura referente à temperatura do módulo para o mês i. 2 ESTUDO DE CASO: VIABILIDADE DE SISTEMA DE MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA EM RESIDÊNCIA DE BELO HORIZONTE 2.1 Levantamento de dados Este estudo de caso é referente a uma unidade do Condomínio Residencial Ouro Preto, localizado no bairro Ipiranga, em Belo Horizonte. O apartamento possui área privativa e o casal de proprietários está interessado em fazer a cobertura dessa área com painéis solares. Inicialmente a ideia era um revestimento simples com telhas cerâmicas ou material que pudesse ser removível, tornando a área mais atraente para usos em dias ensolarados ou mesmo chuvosos. Porém, o custo para este tipo de revestimento mostrou-se bastante elevado e então, uma análise para instalação dos painéis solares tornou-se interessante. As Figuras 2.1 e 2.2, apresentadas a seguir, são imagens da planta baixa e de uma perspectiva 3D do apartamento. Figura 2-1: Planta baixa área privativa Figura 2-2: Perspectiva área privativa 2.1.1 Consumo energético da residência O consumo médio mensal e médio diário de energia elétrica da residência foi determinado a partir do histórico das contas de energia do período de maio de 2014 até abril de 2015, conforme apresentado na Tabela 1. O consumo anual neste período foi de 2484 kwh, já a média de consumo mensal e diária foi de aproximadamente 207 kwh e 6,77kWh, respectivamente. Através da Tabela 1 6
é possível notar que o consumo tem sido mais acentuado a partir de janeiro 2015. Isso já era esperado devido a instalação do equipamento de ar condicionado. Tabela 1: Histórico Anual de Consumo. Mês MAI/14 JUN/14 JUL/14 AGO/14 SET/14 OUT/14 NOV/14 DEZ/14 JAN/15 FEV/15 MAR/15 ABR/15 Total Médias 2.2 Consumo Mensal (kwh) Dias de consumo/mês Média diária (kwh/dia) 192 172 185 205 194 187 204 170 224 228 263 260 2484 207 31 31 30 30 31 30 33 29 31 29 31 31 6.19 5.55 6.17 6.83 6.26 6.23 6.18 5.86 7.23 7.86 8.48 8.39 Conta a pagar 127.08 116.98 132.88 147.17 138.21 133.77 183.83 121.79 165.09 174.83 217.02 232.60 Custo médio do kwh 0.66 0.68 0.72 0.72 0.71 0.72 0.90 0.72 0.74 0.77 0.83 0.89 6.77 Dimensionamento do sistema a ser instalado Após o levantamento de dados, é possível iniciar o dimensionamento do sistema. Sabe-se que a quantidade de energia a ser gerada deve ser semelhante à quantidade consumida naquela unidade, de modo a não gerar excedente num ciclo anual. Caso contrário o sistema estaria superdimensionado, e o seu custo inicial poderia inviabilizar o projeto. A seguir são feitas as escolhas dos equipamentos e a estimativa de produção energética. 2.2.1 Escolha dos módulos Para este estudo, foi escolhido o módulo de modelo YL250P-29b da Yingli Solar. Este módulo foi escolhido por possuir alta potência nominal, 250 Wp, ser de fácil aquisição no Brasil e possuir melhor preço por Watt, R 2,83, dentre os analisados. 2.2.2 Escolha do inversor É necessário que se atente às condições de compatibilidade dos módulos com os inversores. O inversor escolhido foi o Fronius GALVO 2.0-1. Nota-se que o arranjo dos painéis (em série, paralelo ou misto) poderá ser determinado pela limitação de potência máxima, tensão máxima e corrente máxima do inversor. 2.2.3 Estimativa da produção energética De acordo com a equação 1.1, apresentada na página 6, tem-se que: 7
; para T = 46 C Em Belo Horizonte, pode-se utilizar = 250 W, para o modelo YL250P-29b definido anteriormente Portanto, tem-se que a energia produzida por módulo é de: 888 Wh/dia ou 0,888 kwh/dia. Para que a produção energética seja igual (na verdade, ligeiramente superior) ao consumo, serão necessários 8 módulos fotovoltaicos totalizando 2,0 kw de potência instalada neste sistema. E então, a energia efetivamente fornecida pelo sistema gerador será de 6*0,888 = 7,104 kwh/dia. Esta energia corresponde a 105% do consumo médio diário na residência em estudo. Logo, acredita-se que haverá balanço energético positivo durante boa parte do ano, porém em meses de pouca geração energética, este crédito deverá ser descontado. A seguir, a Figura 4-8 apresenta um gráfico com as estimativas de produção e consumo de energia mês a mês. Figura 2-2: Produção e Consumo energético anual. 2.3 Custo total do sistema Para o sistema dimensionado na etapa anterior, foram necessários 8 módulos, o custo unitário deste modelo de painel é de R 706,91. Totalizando 8 x R 706,91 = R 5655,8. Já o inversor, após pesquisas de mercado encontrou-se o modelo Fronius Galvo 2.0-1, citado no dimensionamento, por R 6990,00. Já que este modelo pode trabalhar com uma potência máxima de 2,0 kwp instalado, será necessário apenas uma unidade. Os custos com cabeamento foram estimados em R 500,00. Por fim, os gastos com estrutura de suporte e instalação foram estimados em R 4000,00. Portanto, o custo total do sistema de geração fotovoltaica dimensionado na etapa anterior é de R 16489,52. 2.4 Análise Econômica do Investimento A partir dos dados apresentados anteriormente é possível traçar uma análise econômica indicando a viabilidade do projeto. Para tanto, deve-se considerar, de acordo com Alvin Filho (1992), uma metodologia que permita a avaliação financeira dos custos efetivos do investimento. Neste caso, as variáveis consideradas foram o custo inicial do projeto, R16489,52; o custo de um novo inversor a ser trocado no 15º ano, R6000,00; e gastos periódicos de manutenção, totalizando R7000,00 ao longo da vida útil do sistema. As receitas são geradas pela economia anual na conta de luz, que é função da energia produzida que deixa de ser paga à concessionária. Foi considerado um aumento na tarifa de energia de 6% a.a., baseado na taxa média de reajuste anual da ANEEL. O desempenho dos módulos fotovoltaicos é variável importante a ser analisada, já que a produção energética dependerá desse fator. De acordo com o fabricante, há uma garantia de eficiência de 92% do valor 8
nominal das placas ao final de 10 anos. E ainda uma garantia de 82% do valor nominal após 25 anos. Portanto, considerou-se uma perda de eficiência de 0,75% ao ano, de modo a atingir o limite da garantia. A seguir serão apresentadas as técnicas econômicas de avaliação de projeto que indicarão a viabilidade do investimento. 2..4.1 Período de Retorno Simples e Período de Retorno Descontado O período de retorno simples (PRS) mede o prazo necessário para recuperar o investimento realizado, resultando da relação entre o investimento inicial em eficiência energética e as economias de energia obtidas a cada ano e é dada por: Já que a economia por ano varia de acordo com o preço do kwh a ser produzido e essa produção varia com a eficiência do sistema, este cálculo torna-se um pouco mais complexo. Uma projeção destes valores ao longo dos 25 anos de vida útil do equipamento é apresentada na Figura 2-9. Figura 2-3: Fluxo de caixa acumulado. Entretanto, apesar de simplista e de fácil utilização, este cálculo não considera o valor do dinheiro no tempo, ou seja, o custo do capital. Por isso, utiliza-se uma outra figura de mérito econômico que é o período de retorno descontado (PRD), que considera o valor presente dos fluxos de caixa gerados aos longo dos anos. É válido ressaltar que o valor presente de uma quantia que existirá no futuro, é sempre menor que o valor original, pois este será descontado de uma taxa de juros. Neste estudo, a taxa de juros aplicada é de 7,5% a.a. Esta taxa pode ser considerada como a Taxa Mínima de Atratividade (TMA), ou seja, a taxa pela qual eu consigo rendimento equivalente deixando o dinheiro na poupança. De acordo com a projeção apresentada no Anexo 1, obteve-se o seguinte resultado: PRD = 10 anos e 5 meses ou 10,45 anos. A Figura 2-10 apresenta o fluxo de caixa descontado acumulado ao longo dos primeiros 25 anos. 9
Figura 2-4: Fluxo de Caixa Descontado Acumulado. Nota-se que, considerando-se os juros (7,5% a.a), o tempo para recuperação do capital investido é de pouco menos que a metade da vida útil estimada do sistema. Após este período todo o dinheiro economizado nas contas de energia pode ser considerado como lucro do investimento. No 15º ano há uma ligeira queda no retorno do investimento pois ocorre o gasto com a troca do inversor, conforme explicitado anteriormente. 2.4.2 Valor Presente Líquido O Valor Presente Líquido VPL é outra técnica que trabalha com a noção de equivalência de quantias nos períodos de tempo. Tecnicamente, qualquer valor acima de zero indica viabilidade financeira para o projeto e, quanto maior a quantia gerada pelo projeto, melhor ele será. Esta técnica é baseada em valor monetário, seu resultado é fornecido em dinheiro (R ou US, por exemplo). O VPL encontrado foi de R 15221,67. Ou seja, apesar de ao final dos 25 anos da vida útil do equipamento, as economias de energia terem gerado uma quantidade de dinheiro de R 68404,42 esta mesma quantia em valor presente equivale a R 15221,67. 2.4.3 Taxa Interna de Retorno A TIR é uma técnica baseada em taxas de retorno. Neste caso, o resultado fornecido é uma taxa de juros, o que torna a comparação bastante simples com relação à Taxa Mínima de Atratividade do projeto, ou seja, ao seu custo de oportunidade. Quanto maior a taxa de retorno, melhor será o projeto. A TIR encontrada para o investimento no sistema fotovoltaico apresentado no estudo de caso é de 16% ao ano. Esta TIR é superior à TMA de 7,5%% ao ano. Indicando que o investimento no sistema de geração fotovoltaico é bastante viável. 2.4.4 Considerações Após a apresentação dos indicadores apresentados anteriormente, é possível perceber que o investimento em um sistema de geração fotovoltaica residencial, além de muito interessante, é também viável financeiramente. Para o caso estudado anteriormente, em que parte da área de instalação dos painéis ficaria sob sombra da própria edificação, e também pelo consumo energético residencial não ser muito alto, percebe-se que o retorno do investimento apesar de real, não é muito atraente para clientes de classe média. O alto custo inicial e a falta de financiamentos adequados são fatores que ainda limitam a escolha por este tipo de tecnologia. A seguir, será feita uma análise de 10
sensibilidade, em que os custos serão revistos e um equacionamento será preparado de modo a encontrar os valores que o mercado consumidor de classe média em Belo Horizonte estaria disposto a pagar pelo sistema de geração fotovoltaica. 2.5 Análise de Sensibilidade A análise de sensibilidade tem por objetivo avaliar as variáveis que estão relacionadas nesta equação de viabilidade econômica do sistema de geração fotovoltaica. Sabe-se que o custo do sistema, a taxa de queda de performance dos módulos e a TMA são variáveis que, quando aumentadas, tendem a diminuir a viabilidade financeira. Por outro lado, o aumento do reajuste anual da tarifa de energia praticada pela concessionária tende a aumentar esta viabilidade, já que os valores economizados com a conta de luz serão maiores a cada ano. Trabalhar-se-á com estas variáveis de modo a mensurar quais os valores seriam considerados adequados para que boa parte dos consumidores de classe média possam então optar pela geração fotovoltaica residencial. 2.5.1 Análise 1 - Redução dos custos do sistema Para esta análise de sensibilidade, serão utilizados os principais custos já apresentados e os resultados econômicos também apresentados anteriormente. Considerando que uma família de classe média tenha condições de investir um valor máximo de R 13500,00, e que o PRD desejado seja de 8 anos, serão feitas reduções nos custos do sistema de modo a alcançar estes resultados. A planilha desenvolvida para o projeto de sistemas fotovoltaicos irá facilitar esta análise de sensibilidade. Nota-se que para uma redução de 20% em praticamente todos os equipamentos e nas estruturas de suporte e instalação, é possível alcançar o horizonte desejado de um custo total inferior a R13500,00 e um período de retorno descontado do investimento de oito anos. Ressalta-se ainda que os custos de manutenção e compra de um novo inversor foram mantidos originais. Em relação aos módulos fotovoltaicos, esta redução de 20% parece pouco realista, já que os preços praticados atualmente dificilmente alcançarão esta redução no curto prazo. Já em relação ao inversor e às estruturas de suporte e instalação, é perfeitamente possível alcançar tais reduções. Há inversores para esta potência que, inclusive, já são comercializados nesta faixa de valor, em torno de R5000,00. Análise 2 - Redução da Taxa Mínima de Atratividade Sabe-se que as taxas de juros aplicadas na economia brasileira são empecilhos para o desenvolvimento da indústria nacional, uma vez que a remuneração em aplicações financeiras passam a ser mais vantajosas envolvendo riscos muito menores. A TMA de 7,5% a.a., utilizada na análise econômica, é baseada na remuneração da poupança, investimento mais comum da população brasileira de classe média. Caso esta TMA fosse reduzida, a depreciação do dinheiro ao longo do tempo também seria reduzida, e o resultado seria um PRD inferior e um VPL bem mais atrativo. 11
Análise 3 - Aumento do Reajuste Tarifário Anual A crise hídrico/energética brasileira tem causado graves interrupções de distribuição pelo país. Além de interrupções, os aumentos tarifários nas contas de energia elétrica têm provocado forte impacto nas finanças das famílias, principalmente de classe média e menos favorecidas. Somente neste ano de 2015, com a utilização das termoelétricas e o adicional de bandeira vermelha, o reajuste tarifário chegou a 40% em relação ao ano de 2014. Evidentemente este índice de reajuste não continuará ao longo dos próximos anos. Porém, para efeito de comparação, será simulado um reajuste tarifário anual superior ao utilizado na análise econômica. A partir dos dados acima, percebe-se que uma pequena variação no reajuste tarifário anual, é responsável por grandes variações no VPL e ainda redução nos períodos de retorno. É difícil prever qual será a taxa de reajuste médio ao longo dos próximos 25 anos, porém, pelos dados históricos da ANEEL a previsão é que este reajuste esteja entre 6 a 8%. 3 CONCLUSÕES Ao fim deste estudo, é possível perceber que a viabilidade técnica, como posicionamento das placas, grau de inclinação e deflexão em relação ao norte geográfico, é de extrema importância para garantir a performance desse tipo de sistema de geração energética. O estudo de sombreamento é muito válido pois indica claramente qual o posicionamento ideal dos painéis na área em estudo. Após instalados, é necessário garantir que o desempenho dos módulos esteja de acordo com o calculado. Para tanto, serão necessárias limpezas periódicas das placas com jateamento de água para impedir a formação de uma camada de poeira que impeça a passagem da luz solar. Além de viabilidade técnica, é necessário avaliar a viabilidade financeira de um sistema fotovoltaico encarando-o como um investimento. Pelos custos envolvidos, muitas famílias irão preferir trocar de carro, fazer uma viagem especial ou gastar este dinheiro com qualquer outra coisa. Porém, após uma análise cuidadosa, é possível enxergar que o retorno financeiro existe e pode ser muito interessante. É sempre válido fazer uma comparação entre este e outras possibilidades de investimento como aplicações bancárias CDB ou LCI. Os riscos do sistema fotovoltaico estão relacionados principalmente ao momento da instalação, já que exigirá trabalho em altura e perfuração de telhas para fixação dos painéis. Vale ressaltar que o horizonte de projeto analisado foi de 25 anos, que é a vida útil considerada desse tipo de equipamento. Porém, de acordo com o fabricante, ao final de 25 anos os módulos fotovoltaicos estarão produzindo energia num índice de 80% em relação ao seu valor nominal. Ou seja, a economia de energia continuará ocorrendo de forma considerável, ainda que em menor escala. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA ANEEL. Resolução Normativa nº 482. Publicado no Diário Oficial, 2012. SALAMONI, Isabel Tourinho. Metodologia para cálculo de geração fotovoltaica em áreas urbanas aplicada a Florianópolis e Belo Horizonte. Dissertação (Pós-Graduação) Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2004. 12
OLIVEIRA, Doriana Marinho Novaes. Sistema Hibrido Fotovoltaico Hidráulico de Geração de Energia Elétrica. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Minas Gerais, 2001. ALVIM FILHO, Aymoré de Castro. Avaliação Econômica do Fornecimento de Energia Elétrica a partir de Fontes de Energia Solar e Eólica para Sistemas Isolados. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Minas Gerais, 1992. ALVIM FILHO, Aymoré de Castro. Metodologia para avaliação de penetração de tecnologias alternativas no sistema elétrico nacional. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Minas Gerais, 2003. CARNEIRO, Joaquim. Dimensionamento de Sistemas Fotovoltaicos. 2º ano de Mestrado Integrado em Engenharia Têxtil Universidade do Minho. Portugal, 2009. OLIVEIRA, Sérgio Henrique Ferreira de. Geração Distribuída de Eletricidade; Inserção de Edificações Fotovoltaicas Conectadas à Rede no Estado de São Paulo. Dissertação (PósGraduação em Engenharia Energética) Universidade de São Paulo, 2002. 13