RELATÓRIO DE AVALIAÇÃO DE SISTEMA DE ENERGIA FOTO VOLTAICA

Setembro/2014

INTRODUÇÃO

Os constantes problemas ambientais causados pela utilização de energias não renováveis aliados ao esgotamento dessas fontes, têm despertado o interesse pela utilização de fontes alternativas de energia.

Desde o início do século XX, o mundo tem sofrido com a exploração de seus recursos naturais, com a poluição da atmosfera e com a degradação do solo. O petróleo, por exemplo, considerado uma fonte tradicional de energia, foi tão continuamente extraído que seus poços já começam a se esgotar, pouco menos de 100 anos após o início de sua utilização efetiva. O carvão, um recurso ainda mais antigo, também é considerado esgotável. A energia nuclear, da mesma forma, nos alerta para o perigo dos resíduos radioativos. O uso das fontes tradicionais traça sua trajetória ao declínio, não só pela sua característica efêmera, mas porque é uma ameaça ao meio ambiente.

O uso de fontes renováveis de energia deve aumentar nas próximas décadas, ajudando a diminuir a dependência global de combustíveis fósseis e a consequente emissão de gases do efeito estufa.

Cada mil Watts (kW), gerado por usina alimentada com gás natural emite 420g de CO2, e usinas movidas a óleo geram 755g de CO2 por kW.

A energia solar é uma boa opção na busca por alternativas menos agressivas ao meio ambiente, pois consiste numa fonte energética renovável e limpa (não emite poluente).

A radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica, por meio de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais se destacam o termoelétrico e o fotovoltaico.

O Sol é a maior fonte de energia para a Terra, tanto como fonte de luz quanto de calor, e nos últimos anos também como fonte de energia elétrica. Estima-se que a energia irradiada pelo Sol que chega a Terra seja da ordem de 4 x 1012 GWh por dia, isso equivale a mil vezes o consumo mundial de energia nos últimos 100 anos.

“Nos últimos 10 anos, a tecnologia fotovoltaica tem mostrado potencial para se tornar uma importante fonte de geração de energia para o mundo – com um crescimento robusto e contínuo mesmo em tempos de crise financeira e econômica. Espera-se que esse crescimento continue nos próximos anos, na medida em que a conscientização mundial a respeito das vantagens da energia fotovoltaica cresce. No final de 2009, a capacidade instalada acumulada de sistemas fotovoltaicos era de aproximadamente 23 GW. Um ano depois era de 40 GW. Em 2011, mais de 69 GW estavam instalados no mundo, podendo produzir 85 TWh de eletricidade a cada ano. Esse volume de energia é suficiente para abastecer a necessidade anual de mais de 20 milhões de domicílios.”

(EPIA – Global Market Outlook for Photovoltaics until 2016 – maio de 2012, p. 11.)

Atualmente a demanda pelo uso de energias renováveis está expandindo rapidamente, principalmente por questões ambientais, infelizmente o custo dos sistemas não teve ainda uma redução significativa, que permita o uso intensivo desse tipo de energia.

AVALIAÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO

Esse trabalho visa avaliar a operação e a viabilidade econômica do sistema de geração de energia fotovoltaica instalado à Avenida Jurandir próximo ao número 856, no lado leste do aeroporto de Congonhas.

O sistema instalado em outubro de 2012 é formado por nove painéis fotovoltaicos fabricados pela Suntech modelo Pluto 240Wde com eficiência de 14,5%, e potência de pico de 240Wp. Os painéis estão montados no telhado da sala de Geradores Diesel, ligados em série, totalizando a potencia de 2160Wp (potencia de pico), e conectados a um inversor de 2500W, modelo Sunny Boy 2500 da empresa SMA que fornece a energia diretamente à rede interna de energia.

A área total dos painéis é de aproximadamente treze metros quadrados (9 x 1,46m2) e o custo total da instalação foi de R$ 20.183.86. O Inversor interativo é acoplado a duas fases (220VAC), da rede de energia de baixa tensão da concessionária AES-Eletropaulo.

Painéis sobre a Casa de geradores.

O sistema opera automaticamente, iniciando assim que o nível de insolação seja suficiente para acionar os painéis, e desligando quando o dia escurece, é dotado de todas as proteções necessárias para atender aos requisitos do Módulo 3 do PRODIST para ligação em paralelo com a rede de energia, e o inversor se desconecta automaticamente em caso de falta de energia convencional.

Inversor SMA 2500W e quadro de interligação.

Conforme dados meteorológicos, a insolação na região varia de 8 a 12 horas dia e a média de insolação plena é de 5 horas. A instalação das placas coletoras foi feita com a inclinação de cerca de 23°, equivalente a latitude do local, e a orientação é paralela à pista de pouso auxiliar na direção Norte-Noroeste um pouco deslocada da ideal que seria o Norte.

Com as informações geográficas da localidade e utilizando um calculador de ângulo de inclinação x irradiação obtivemos os seguintes dados:

Cálculo no Plano Inclinado

Estação: São PauloMunicípio: São Paulo, SP Latitude: 23,5° SLongitude: 46,637421° ODistância do ponto de ref.(23,5° S; 46,5° O):14,0 km

Orientação das placas ÂnguloIrradiação solar diária média mensal [kWh/m2.dia]

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média

Plano Horizontal 0° N 4,50 5,00 4,06 3,61 3,19 2,94 3,22 3,72 3,75 4,03 5,00 4,53 3,96

Ângulo igual a latitude 24° N 4,10 4,76 4,15 4,04 3,91 3,78 4,09 4,36 3,95 3,92 4,58 4,08 4,14

Maior média anual 21° N 4,17 4,82 4,16 4,01 3,84 3,70 4,00 4,31 3,95 3,96 4,66 4,16 4,15

Maior mínimo mensal 28° N 3,99 4,67 4,11 4,06 3,98 3,87 4,18 4,41 3,94 3,86 4,47 3,96 4,13

Calculo de irradiação, fonte CRESESB

Devido ao pequeno desvio na orientação em relação ao Norte os valores reais serão ligeiramente inferiores aos dados da linha referente a 24°, mas isso não é problema em vista de muitas outras variáveis que influenciam a eficiência real do sistema.

O gráfico abaixo demonstra a influencia do ângulo de inclinação na potencia absorvida pelos painéis

Irradiação incidente no local - Fonte CRESESB

Aqui um mapa com dados de horas de insolação média anual para o estado de São Paulo.

Com os dados obtidos e utilizando a área total do painel fotovoltaico de 13m2, calculamos a potencia máxima disponível.

Média de energia solar diária para a cidade de São Paulo é 4,14 kWh m2 dia,

Área de captação 13m2 Potencia máxima incidente nas placas ≅ 54kWhp dia.

Segundo as especificações dos módulos, o conjunto de painéis pode gerar 2.16KW de pico, considerando 5 horas de sol pleno (sol alto, céu sem nuvens, atmosfera sem poluição e painéis limpos), incidindo nos painéis, teremos por dia uma geração estimada de:

Pd = 2,16kWp x 5h = 10,8kWhp. Multiplicando pelo rendimento dos conversores CC/CA (inversores);

10,8 * 0,95 = 10.2 kWhp #

Pm - Potencia mensal = 30 x Pd = 30 x 10,2 = 305kWhp

#Os painéis têm seus dados baseados em uma incidência padrão de 1kWh/m2 .

A razão entre o valor de pico da geração e o valor médio varia conforme o horário, condições do clima e da superfície das placas, da eficiência dos inversores etc. Sistemas com placas fixas apresentam os valores reais entre 50 e 80% dos cálculos teóricos. Os sistemas com dispositivos de rastreamento mono ou bidirecional, para seguir o movimento do sol podem elevar a potencia em 23% e 28% respectivamente.

Em nosso estudo adotaremos o valor de 70%.

Pm’ = 305kWhp x 70 % = 213kWh mês.

Para o estudo foram realizadas leituras da potencia gerada mensalmente com a maior regularidade possível, e nos meses onde não foi possível a leitura, ou o intervalo não foi de 30 dias os dados foram interpolados para o ajuste. As medições foram realizadas de forma manual através da leitura do display de cristal liquido do módulo inversor SMA 2500, conforme fotografia abaixo.

O sistema entrou em operação no dia 04/10/2012 e foi monitorado mensalmente para aquisição de um banco de dados sobre seu funcionamento.

Os dados foram coletados desde outubro de 2012, mas nesse trabalho foram processados no período de 12 meses conforme podemos ver na tabela abaixo;

A metodologia de cálculo adotada foi de corrigir os pagamentos a uma taxa de juros fixos até o período de vida dos painéis, no melhor caso 25 à 30 anos.

Para a construção da tabela acima algumas condições foram adotadas, sendo elas;

A quantidade - horas de sol pleno foi convencionada como a metade de - horas dia.

O valor - horas dia foi obtido pela quantidade de horas registrada mensalmente no inversor - horas, dividida pelo numero de dias do mês - dias.

A geração diária média kW é a potencia registrada por mês kWh, dividida pelo total de horas registradas no mês – horas.

A potencia de pico gerada kWp é a potencia diária kWh dia dividida por horas de sol pleno.

% de geração é referente à máxima potencia declarada do conjunto (2,16kWp).

$ kWh mês é calculado como a tarifa média vezes a potencia mensal gerada kWh.

A partir dos dados tabulados podemos verificar que os valores reais variam entre 46% e 75% do valor calculado, tal variação é devida principalmente as condições atmosféricas, mas problemas elétricos podem ter provocado desligamentos indevidos, deixando o sistema inoperante por tempo indeterminado.

O valor da tarifa considerado é a média anual retirada das contas de energia consumida em MT média tensão (classe A4), correspondendo a R$ 0,27, caso a instalação fosse tarifada em baixa tensão (classe B1), o valor da tarifa média seria R$ 0,34 (valores já descontando a retenção legal).

Considerando os dados da tabela verificamos que o sistema pôde fornecer até 75% da capacidade máxima calculada, valor esse muito satisfatório, considerando que a cidade de São Paulo, não é famosa por seus dias ensolarados e a densidade de poluição no ar em certos períodos é muito elevada.

ANÁLISE DO TEMPO DE RETORNO DO INVESTIMENTO.

O Retorno do investimento foi calculado considerando-se o preço médio de energia em estrutura tarifária de média tensão A4 horo-sazonal azul, e tensão nominal de 13,2 kV.

Foram adotados três metodologias de calculo de retorno de investimento ROI, sendo elas;

1 – Calculo de pagamentos com série uniforme

2 – Calculo com a função NPER do Microsoft EXCEL™.

3 – Calculado em planilha eletrônica

O cálculo de payback para essa instalação, foi realizado considerando-se o uma taxa de juros efetivos, já descontados o valor da inflação. Esse valor descontado será 0,5% ao ano, similar a uma aplicação em caderneta de poupança.

Calculo por série uniforme de pagamentos.

Consideramos uma geração fotovoltaica de 210 kWh/mês a um preço médio de energia de 0,27 R$/kWh (base 08/14), já com os incentivos inclusos neste valor, tem-se uma economia média de R$ 56,37 por mês. Esse valor é equivalente ao de uma residência modesta.

O cálculo de payback do investimento considera a aplicação do montante inicial amortizado por pagamentos periódicos e a uma taxa de juros constante.

Para o tempo de retorno do investimento foi utilizado o cálculo de série uniforme de pagamentos:

R= VF ⋅ i[(1+i )n−1]

; (1+i )n−1=VF ⋅ iR

log (1+i )n=log(VF ⋅ iR +1);n ⋅ log (1+i )=log(VF ⋅ iR

+1)

n=log(VF ⋅ i

R+1)

log (1+i )

R = é o valor médio do aporte anual, o valor economizado anualmente, é R$ 676,43.

VF = é o capital investido, que no caso é R$ 20.181,83, custo de implantação do sistema fotovoltaico.

n = tempo, a ser calculado em anos.

i= Taxa de juros efetiva, adotamos como referencia a diferença entre a taxa de juros oficial menos a inflação.

Utilizamos a taxa média de 6,5% e a inflação de 6%, obtendo a taxa de juros efetiva de 0,5% ao ano.

Assim, encontramos o seguinte valor para n;

n=log( 20181,83⋅ 0,005

676,43+1)

log (1,005 )

n = 25,8 anos.

O tempo de retorno de aproximadamente 26 anos, foi calculado, sem considerar os custos de manutenção.

Calculo do tempo de retorno de investimento com o NPER do EXCEL ™.

A planilha eletrônica EXCEL da Microsoft ™, tem uma função adequada à estimação de tempo de retorno de investimento similar ao método da série uniforme de pagamentos, é a função NPER.

A sintaxe da função é NPER = (i:R;Vp;0;1)

Sendo;

i = a taxa de juros efetiva no período 0,5% ao ano;

R = o pagamento anual R$ 676,43;

Vp = O investimento principal R$ 20.181,83.

Os dois últimos parâmetros são fixos para essa aplicação.

Inserindo os dados na planilha obtemos; NPER = (0,005;676,43;20181,8;0;1)

O programa retorna 25,7 anos.

Calculo com planilha eletrônica

Com os dados inseridos em uma planilha eletrônica, utilizando apenas a taxa de juros efetiva para os cálculos obtemos a tabela e o gráfico abaixo;

Anos Fluxo de Caixa Pagamento + Juros Manutenção anual Saldo Pagamentos Acumulados

1 20.181,83-R$ -R$ -R$ -R$ -R$ 2 19.443,32-R$ 738,51R$ -R$ 738,51R$ 738,51R$ 3 18.701,10-R$ 742,21R$ -R$ 742,21R$ 1.480,73R$ 4 17.955,17-R$ 745,93R$ -R$ 745,93R$ 2.226,66R$ 5 17.205,50-R$ 749,67R$ -R$ 749,67R$ 2.976,33R$ 6 16.452,08-R$ 753,42R$ -R$ 753,42R$ 3.729,75R$ 7 15.694,88-R$ 757,20R$ -R$ 757,20R$ 4.486,95R$ 8 14.933,88-R$ 760,99R$ -R$ 760,99R$ 5.247,95R$ 9 14.169,08-R$ 764,81R$ -R$ 764,81R$ 6.012,75R$

10 13.400,44-R$ 768,64R$ -R$ 768,64R$ 6.781,39R$ 11 12.627,95-R$ 772,49R$ -R$ 772,49R$ 7.553,88R$ 12 11.851,59-R$ 776,36R$ -R$ 776,36R$ 8.330,24R$ 13 11.071,35-R$ 780,25R$ -R$ 780,25R$ 9.110,48R$ 14 10.287,19-R$ 784,16R$ -R$ 784,16R$ 9.894,64R$ 15 9.499,10-R$ 788,09R$ -R$ 788,09R$ 10.682,73R$ 16 8.707,07-R$ 792,03R$ -R$ 792,03R$ 11.474,76R$ 17 7.911,07-R$ 796,00R$ -R$ 796,00R$ 12.270,76R$ 18 7.111,08-R$ 799,99R$ -R$ 799,99R$ 13.070,75R$ 19 6.307,08-R$ 804,00R$ -R$ 804,00R$ 13.874,75R$ 20 5.499,05-R$ 808,03R$ -R$ 808,03R$ 14.682,78R$ 21 4.686,98-R$ 812,07R$ -R$ 812,07R$ 15.494,85R$ 22 3.870,84-R$ 816,14R$ -R$ 816,14R$ 16.310,99R$ 23 3.050,61-R$ 820,23R$ -R$ 820,23R$ 17.131,22R$ 24 2.226,26-R$ 824,34R$ -R$ 824,34R$ 17.955,57R$ 25 1.397,79-R$ 828,47R$ -R$ 828,47R$ 18.784,04R$ 26 565,17-R$ 832,62R$ -R$ 832,62R$ 19.616,66R$ 27 271,62R$ 836,79R$ -R$ 836,79R$ 20.453,45R$ 28 1.112,61R$ 840,99R$ -R$ 840,99R$ 21.294,44R$ 29 1.957,80R$ 845,20R$ -R$ 845,20R$ 22.139,63R$ 30 2.807,24R$ 849,43R$ -R$ 849,43R$ 22.989,07R$

Tabela de tempo de retorno.

Gráfico de tempo de retorno.

O valor do tempo de retorno calculado foi de 26 anos. A partir das três metodologias obtivemos a média de 25,8 anos

Consideramos o retorno de investimento em 25 anos, como uma vida útil dos painéis também é da ordem de 25 anos (para uma perda de potencia de 20%), e que os fornecedores oferecem garantia de 15 a 20 anos, do ponto de vista econômico o sistema foto voltaico de pequena potencia em instalações atendidas pela rede de energia convencional é inviável.

O uso da energia solar para conversão em energia elétrica tem maior vantagem para instalações que não dispõem de redes de energia comercial. Nesses casos os sistemas isolados ou off grid são a melhor opção, pois o operam com os painéis fornecendo energia para baterias e daí para inversores. Quando a insolação é insuficiente, as baterias fornecem a corrente aos inversores que alimentam as cargas da instalação sem interrupção.

No Aeroporto de Congonhas existem alguns sistemas de monitoramento e vigilância que operam com painéis solares e baterias (sistema Off Grid), mas são sistemas pequenos da ordem de 200Wp para manter apenas sistemas de alarme em funcionamento. Ainda assim, nesses casos a economia em instalação de cabos, quadros elétricos, obras civis e materiais é significativa.

Um sistemas assim está sendo utilizado pela Prefeitura do Rio de Janeiro, num projeto de usar a energia foto voltaica em dez parques municipais com áreas protegidas chamados PNM (Parque Natural Municipal). Nesse projeto, os parques que possuem uma sede de operações, irão receber um sistema fotovoltaico Grid Off ou Grid Tie dependendo da situação geográfica, para atender aos escritórios e instalações operacionais. (fonte SMAC/RJ – Secretaria Municipal de Meio Ambiente da Cidade do Rio de Janeiro).

AVALIAÇÃO PARA UM SISTEMA DE PORTE COMERCIAL

Com base na experiência obtida no acompanhamento do sistema de baixa potencia, iniciamos um estudo simplificado para avaliação da viabilidade econômica de instalação de um sistema com potencia de 200kWp formado por 840 painéis de 240Wp divididos entre vinte e um inversores de 10kW. Cada inversor será conectado a um conjunto de quarenta painéis na topologia de série e paralelo conforme figura abaixo.

Topologia do sistema com potencia final 840 x 240Wp = 201,6kW

A área total ocupada de aproximadamente 1400m2, e interligado ao barramento de baixa tensão da subestação de energia.

Considerando as condições mais favoráveis, a potência efetiva do sistema fotovoltaico será de 60 a 80% da geração total de pico, isso considerando 5 horas diárias de sol pleno, conforme verificamos na avaliação do sistema instalado. Com isso teremos;

Potencia diária - Pd - 201,6kWp x 5h = 1008kWhp.

Potencia mensal - Pm = 30 x Pd = 1008 x 30 = 30,2MWhp

Adotaremos o valor de 70,0% de capacidade de geração efetiva.

Potencia eficaz mensal - Pm’ = 30,2kWhp x 70 % = 21,15MWh mês.

Com o valor de R$0,27 de tarifa média, a economia prevista seria de;

21.150kWh x R$0,27 = R$5700,00 mensais ou R$68500,00 ao ano.

O custo inicial estaria entre 7 a 12 mil reais por kWp e um custo de manutenção anual de R$ 200,00 até R$ 1000,00.

O custo total, considerando o valor de referência de R$9000,00 / kWp (um valor médio para aquisição e instalação de sistemas Grid Tie dessa potencia) , será de;

201,60 x R$9000,00 = R$1.814.400,00 aproximadamente.

Para um investimento desse valor, a taxa de juros chegaria a valores bem mais atrativos, adotamos um valor médio de 5% ao ano já descontado o valor da inflação.

Com isso podemos calcular o retorno do investimento seguindo a mesma metodologia adotada anteriormente.

n=log(VF ⋅ i

R+1)

log (1+i )

R = é o valor do aporte, o valor economizado todo ano, que no caso é R$ 68500,00.

VF = é o capital investido, que no caso é R$1.814.400,00, custo de implantação do sistema fotovoltaico.

n = tempo, a ser calculado em anos.

i= Taxa de juros efetiva descontando a inflação, que estamos utilizando 5 % ao ano.

Realizando o cálculo obtemos;

n=log ( 1814400 .0,05

68500+1)

log (1,05)

n = 17,3 anos.

Para confirmação utilizamos mais dois métodos de calculo, sendo eles;

Calculo com a função NPER do Microsoft EXCEL™.

Calculador em planilha eletrônica do Excel.

Calculo do tempo de retorno de investimento com o NPER do programa EXCEL ™.

A planilha eletrônica EXCEL da Microsoft ™, tem uma função adequada à estimação de tempo de retorno de investimento similar ao método da série uniforme de pagamentos, é a função NPER.

A sintaxe da função é NPER = (i:R;Vp;0;1), Sendo;

i = a taxa de juros no período (5%);

R = pagamento anual (R$ 68500,00);

Vp = O investimento principal (R$ 1814400,00).

Os dois últimos parâmetros são fixos para essa aplicação.

Inserindo os dados na Função obtemos; NPER = (0,05;68500;1814400;0;1)

O programa retorna 16,7 anos.

Calculo com planilha eletrônica

A metodologia de calculo adotada foi de corrigir os pagamentos a uma taxa de juros fixos até o período de vida dos painéis, no caso 25 anos.

Com os dados inseridos em uma planilha eletrônica, utilizando apenas a taxa de juros para os cálculos obtemos a tabela e o gráfico abaixo;

Anos Fluxo de Caixa Pagamento + Juros Manutenção anual Saldo Pagamentos Acumulados

1 1.814.400,00-R$ -R$ -R$ -R$ -R$ 2 1.742.385,78-R$ 72.014,22R$ -R$ 72.014,22R$ 72.014,22R$ 3 1.666.770,13-R$ 75.615,65R$ -R$ 75.615,65R$ 147.629,87R$ 4 1.587.372,93-R$ 79.397,19R$ -R$ 79.397,19R$ 227.027,07R$ 5 1.504.005,09-R$ 83.367,85R$ -R$ 83.367,85R$ 310.394,91R$ 6 1.416.468,02-R$ 87.537,07R$ -R$ 87.537,07R$ 397.931,98R$ 7 1.324.553,22-R$ 91.914,80R$ -R$ 91.914,80R$ 489.846,78R$ 8 1.228.041,76-R$ 96.511,46R$ -R$ 96.511,46R$ 586.358,24R$ 9 1.126.703,76-R$ 101.338,00R$ -R$ 101.338,00R$ 687.696,24R$

10 1.020.297,85-R$ 106.405,91R$ -R$ 106.405,91R$ 794.102,15R$ 11 908.570,58-R$ 111.727,27R$ -R$ 111.727,27R$ 905.829,42R$ 12 791.255,83-R$ 117.314,75R$ -R$ 117.314,75R$ 1.023.144,17R$ 13 668.074,16-R$ 123.181,66R$ -R$ 123.181,66R$ 1.146.325,84R$ 14 538.732,19-R$ 129.341,98R$ -R$ 129.341,98R$ 1.275.667,81R$ 15 402.921,82-R$ 135.810,37R$ -R$ 135.810,37R$ 1.411.478,18R$ 16 260.319,57-R$ 142.602,25R$ -R$ 142.602,25R$ 1.554.080,43R$ 17 110.585,79-R$ 149.733,78R$ -R$ 149.733,78R$ 1.703.814,21R$ 18 46.636,18R$ 157.221,97R$ -R$ 157.221,97R$ 1.861.036,18R$ 19 211.720,82R$ 165.084,64R$ -R$ 165.084,64R$ 2.026.120,82R$ 20 385.061,35R$ 173.340,52R$ -R$ 173.340,52R$ 2.199.461,35R$ 21 567.070,63R$ 182.009,28R$ -R$ 182.009,28R$ 2.381.470,63R$ 22 758.182,20R$ 191.111,57R$ -R$ 191.111,57R$ 2.572.582,20R$ 23 958.851,26R$ 200.669,06R$ -R$ 200.669,06R$ 2.773.251,26R$ 24 1.169.555,77R$ 210.704,52R$ -R$ 210.704,52R$ 2.983.955,77R$ 25 1.390.797,62R$ 221.241,85R$ -R$ 221.241,85R$ 3.205.197,62R$

Tabela de tempo de retorno programa Excel

Gráfico de tempo de retorno Programa Excel

O valor do tempo de retorno calculado foi de 18 anos.

A partir das três metodologias obtivemos a média de 17 anos

Todos os cálculos acima não levaram em consideração os custos de manutenção e operação, que num sistema desse porte pode chegar a milhares de reais por ano. Para avaliar o impacto do custo da manutenção, fizemos uma simulação apenas com a planilha do programa Excel, onde podemos adicionar o custo extra de manutenção a cada ano, além de promover também a atualização desses custos segundo a taxa de juros.

Os resultados são apresentados considerando um custo de manutenção e operação de R$500,00 por mês ou R$6.000,00 ao ano. Nessa simulação o tempo de retorno subiu para 21 anos.

Anos Fluxo de Caixa Pagamento + Juros Manutenção anual Saldo Pagamentos Acumulados

1 2.081.447,05-R$ -R$ -R$ -R$ -R$ 2 2.015.432,83-R$ 72.014,22R$ 6.000,00R$ 66.014,22R$ 66.014,22R$ 3 1.946.117,24-R$ 75.615,65R$ 6.300,06R$ 69.315,59R$ 135.329,81R$ 4 1.873.335,17-R$ 79.397,19R$ 6.615,13R$ 72.782,07R$ 208.111,88R$ 5 1.796.913,28-R$ 83.367,85R$ 6.945,95R$ 76.421,90R$ 284.533,78R$ 6 1.716.669,52-R$ 87.537,07R$ 7.293,32R$ 80.243,76R$ 364.777,53R$ 7 1.632.412,77-R$ 91.914,80R$ 7.658,05R$ 84.256,75R$ 449.034,28R$ 8 1.543.942,35-R$ 96.511,46R$ 8.041,03R$ 88.470,43R$ 537.504,71R$ 9 1.451.047,51-R$ 101.338,00R$ 8.443,17R$ 92.894,83R$ 630.399,54R$

10 1.353.507,01-R$ 106.405,91R$ 8.865,41R$ 97.540,50R$ 727.940,04R$ 11 1.251.088,51-R$ 111.727,27R$ 9.308,77R$ 102.418,50R$ 830.358,54R$ 12 1.143.548,06-R$ 117.314,75R$ 9.774,30R$ 107.540,45R$ 937.899,00R$ 13 1.030.629,51-R$ 123.181,66R$ 10.263,11R$ 112.918,55R$ 1.050.817,55R$ 14 912.063,90-R$ 129.341,98R$ 10.776,37R$ 118.565,61R$ 1.169.383,16R$ 15 787.568,82-R$ 135.810,37R$ 11.315,30R$ 124.495,07R$ 1.293.878,23R$ 16 656.847,75-R$ 142.602,25R$ 11.881,17R$ 130.721,07R$ 1.424.599,30R$ 17 519.589,32-R$ 149.733,78R$ 12.475,35R$ 137.258,43R$ 1.561.857,73R$ 18 375.466,59-R$ 157.221,97R$ 13.099,24R$ 144.122,73R$ 1.705.980,46R$ 19 224.136,29-R$ 165.084,64R$ 13.754,34R$ 151.330,30R$ 1.857.310,77R$ 20 65.237,95-R$ 173.340,52R$ 14.442,19R$ 158.898,33R$ 2.016.209,10R$ 21 101.606,88R$ 182.009,28R$ 15.164,44R$ 166.844,84R$ 2.183.053,94R$ 22 276.795,63R$ 191.111,57R$ 15.922,82R$ 175.188,75R$ 2.358.242,69R$ 23 460.745,57R$ 200.669,06R$ 16.719,12R$ 183.949,94R$ 2.542.192,63R$ 24 653.894,85R$ 210.704,52R$ 17.555,24R$ 193.149,28R$ 2.735.341,90R$ 25 856.703,52R$ 221.241,85R$ 18.433,18R$ 202.808,67R$ 2.938.150,57R$

Assim do ponto de vista econômico o sistema foto voltaico de média potencia também é considerado inviável.

Mesmo com os ganhos ambientais, sistemas de porte pequeno e médio ainda são economicamente inviáveis em instalações conectadas à rede elétrica convencional.

Para obtermos tempos de retorno equivalentes a 12 anos ou menos (ou seja metade da vida útil dos painéis), teríamos de utilizar sistemas de grande porte, acima de 1000kWp, onde o preço por Wp é da ordem de R$ 5,00 até R$ 8,00. Entretanto sistemas dessa magnitude exigem grandes áreas de captação e esses espaços são inviáveis em muitas instalações aeroportuárias.

CONCLUSÕES.

Devido ao tempo de retorno deste investimento da ordem de 17 anos aliado a uma expectativa de vida de 25 anos (com notável queda na produção máxima), consideramos que, do ponto de vista econômico não é um bom investimento utilizar sistemas fotovoltaicos em instalações diretamente ligadas à rede convencional.

Com a evolução da legislação, tornando possível obter incentivos na produção de energia fotovoltaica e não apenas o simples abatimento nas contas (resoluções Aneel 481, 482 e 517), e também a redução dos preços dos painéis e conversores. Nos próximos dez anos esses sistemas deverão se tornar viáveis e até rentáveis.

Também é notório o problema crescente na geração convencional, ora por falta de investimentos para ampliação, ora por causa de condições adversas do clima como está ocorrendo hoje em dia por falta de chuvas em boa parte da região sudeste. Para minimizar esse impacto, deve ser priorizado a diversificação da matriz energética existente e o incentivo ao uso de energias alternativas.

E mostrar Infraero como uma empresa preocupada com a busca por alternativas sustentáveis é um grande benefício, do ponto de vista da imagem da empresa os ganhos promocionais podem minimizar o tempo de retorno de investimento.

O custo ainda é elevado para a instalação de geradores foto voltaicos ligados a rede de distribuição com potencias abaixo de 500kWp, principalmente em áreas metropolitanas. Já em sistemas isolados de pequeno e médio porte esses custos são absorvidos frente aos investimentos necessários para se ampliar ou estender um sistema de distribuição convencional até o local da instalação.

Nos sítios aeroportuários, essa proposta de utilização de sistemas autônomos pode ser levada a pontos remotos de monitoração de vídeo segurança, equipamentos de auxílio a navegação aérea, guaritas e postos de inspeção, hangares e abrigos provisórios, pequenos sistemas de bombeamento de água, quadras poliesportivas etc. A economia com a construção e manutenção de redes de distribuição viabilizaria esse tipo de energia.

Já para os sistemas de maior potencia (maior que 1 MWp conforme Resolução Aneel 517), o custo/benefício e o retorno são mais atrativos, mas exigem grandes áreas de captação, da ordem de 10.000 m2, que é difícil de conseguir em muitos aeroportos, sem contar com a possibilidade de ofuscamento da visão dos pilotos durante operações de pouso. Nesse ponto, vários autores afirmam não haver problema devido à baixa reflexão dos painéis, mas no caso específico de Congonhas, o posicionamento das edificações, a pequena distância das edificações das pistas de pouso e decolagem, o alinhamento dessas, muito próximo do eixo norte-sul, aliado ao ângulo ideal de inclinação de 24° torna o efeito de reflexos e ofuscações um alvo para estudos.

Conforme dados dos fabricantes dos sistemas foto voltaicos, há uma forte tendência de queda dos preços devido à novas técnicas de construção e a demanda crescente.

O gráfico abaixo mostra a acentuada redução ao longo dos últimos oito anos na Europa.

No Brasil essa tendência de queda também esta ocorrendo, mas um pouco mais lentamente, e já estão sendo fornecidas outorgas para operação de centrais de geração fotovoltaica de médio e grande porte (2 a 200MW), para geração comercial de energia e também para instalações para atender demandas como a Copa do Mundo e as Olimpíadas.

Sistemas com potencias entre 300kWp e 3MWp como os estádios Mineirão, com potencia de 1420kWp, fruto de um convenio entre a Cemig e o governo de Minas Gerais, e do Maracanã com 400kWp fruto de parceria entre o governo fluminense e o grupo Light e EDF, já estão operando, mas certamente com maior apelo ao marketing ecológico que os eventos esportivos e culturais apresentam à sociedade.

Também estão surgindo aperfeiçoamentos e novas tecnologias de fabricação, como a de geradores em lâminas flexíveis, que podem ser instalados em janelas e fachadas além das melhorias significativas no rendimento

dos sistemas atuais, que serão fatores que implicarão em maiores facilidades para popularização de novas instalações.

Num futuro não muito distante, a energia solar estará presente em novos empreendimentos e até mesmo em pequenos sistemas residenciais aliados a tecnologias mais eletro eficientes como a iluminação LED e o aquecimento solar de água.

São Paulo, 09 de Setembro de 2014

Elaboração: Álvaro José do Rego

Engenheiro Eletricista – CREA 5061301218

Colaboração: Talitha Ramos Toledo

Engenheira Eletricista – CREA 5062690477