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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
TAMARA INGRID MARQUES DE ARAÚJO
ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÔMICA DA
IMPLANTAÇÃO DE GERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA
ASSOCIADA AO RETROFIT DE ILUMINAÇÃO NO CENTRO
DE TECNOLOGIA DA UFRN
NATAL-RN
2017
Tamara Ingrid Marques de Araújo
Análise da viabilidade técnico-econômica da implantação de geração solar fotovoltaica
associada ao retrofit de iluminação no Centro de Tecnologia da UFRN
Trabalho de conclusão de curso na modalidade
Monografia, submetido ao Departamento de
Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio
Grande do Norte como parte dos requisitos
necessários para obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dr. José Luiz da Silva Junior
Coorientadora: Profa. Me. Caroline E. S. Medeiros
Natal-RN
2017
Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN
Sistema de Bibliotecas – SISBI
Catalogação da Publicação na Fonte - Biblioteca Central Zila Mamede
Araújo, Tamara Ingrid Marques de.
Análise da viabilidade técnico-econômica da implantação de geração
solar fotovoltaica associada ao retrofit de iluminação no centro de
tecnologia da UFRN / Tamara Ingrid Marques de Araújo. - 2017.
59 p.
Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, Centro de Tecnologia, Graduação em Engenharia Civil. Natal,
2017.
Orientador: Prof. Dr. José Luiz da Silva Junior,
Coorientadora: Profa. Me. Caroline Elizabeth B. F. de Sousa
Medeiros.
1. Retrofit - Monografia. 2. Tecnologia LED - Monografia. 3. Geração
solar fotovoltaica - Monografia. I. Silva Junior, José Luiz da. II.
Medeiros, Caroline Elizabeth B. F. de Sousa. III. Título.
RN/UF/BCZM CDU 620.91(813.2)
Tamara Ingrid Marques de Araújo
Análise da viabilidade técnico-econômica da implantação de geração solar fotovoltaica
associada ao retrofit de iluminação no Centro de Tecnologia daUFRN
Trabalho de conclusão de curso na modalidade
Monografia, submetido ao Departamento de
Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio
Grande do Norte como parte dos requisitos
necessários para obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Civil.
Aprovado em 02 de Junho de 2017:
___________________________________________________________________________
Prof. Dr. José Luiz da Silva Junior – Orientador
___________________________________________________________________________
Profa. Ma. Caroline Elizabeth Braz Fragoso de Sousa Medeiros - Coorientadora
___________________________________________________________________________
Prof. Dr. Luiz Alessandro Pinheiro da Câmara de Queiroz – Examinador Interno
Natal-RN
2017
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho às pessoas cujo incentivo e apoio foram essenciais no decorrer
dessa longa jornada:
José Araújo, Iranilda, Izadora, Felipe (in memoriam), Duarte, Ana Suely, Ana
Carolina, Lisyanne, Matheus Barbosa, Matheus Gomes, Kevin, Weny, Luiz Arthur e
Hallysson.
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar a Deus, por me dar forças nos momentos mais difíceis
da minha vida, quando achei que não seria possível.
Agradeço aos meus pais, José Araújo e Iranilda, que durante toda a minha trajetória
de vida fizeram todos os sacrifícios imagináveis para me oferecer a melhor educação possível.
Aos professores José Luiz da Silva Júnior e Caroline Elizabeth Medeiros, pela
orientação, paciência, compreensão e contribuição à minha formação.
A Weny, Luiz Arthur, Hallysson e Matheus Gomes pela solidariedade e
colaboração.
Finalmente, agradeço a todos os meus amigos, familiares e professores que, de
alguma forma, me ajudaram nessa jornada.
A autora.
“A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original.”
Albert Einstein.
RESUMO
Análise da viabilidade técnico-econômica da implantação de geração solar fotovoltaica
associada ao retrofit de iluminação no Centro de Tecnologia da UFRN
Diante do conceito de sustentabilidade predial, e visando um menor custo e a
utilização de energias limpas, surge à necessidade de adaptar os prédios já existentes. Neste
trabalho de Conclusão de Curso, apresenta-se uma proposta de implantação de uma geração
solar fotovoltaica de energia elétrica para o edifício do Centro de Tecnologia da UFRN e da
aplicação de retrofit utilizando a tecnologia LED no edifício, inclusive os estudos de
viabilidade. O objetivo deste trabalho foi investigar o provável desempenho e benefícios de
um sistema de iluminação LED e da geração solar fotovoltaica e analisar economicamente a
implantação dessas soluções, buscando a redução do consumo de energia proveniente da rede
de distribuição da concessionária. Para tanto, foi feito um levantamento da composição das
cargas elétricas do edifício, tais como iluminação, equipamentos de ar condicionados e
demais equipamentos elétricos do prédio. Com os dados do levantamento, foi simulada a
representatividade dessas cargas no consumo mensal de energia por meio do equipamento de
medição CCK 7550E do prédio estudado. Fez-se ainda um estudo solarimétrico da região e o
dimensionamento dos painéis fotovoltaicos, para se estimar o potencial total de energia
produzida pelo sistema. O estudo de viabilidade técnico-econômica, feito por meio da análise
de retorno do investimento usando o método de valor presente liquido, demonstra que tal
solução é vantajosa e contribui de forma significativa para a redução do consumo de energia e
autonomia predial.
Palavras chaves: Retrofit, tecnologia LED, geração solar fotovoltaica, análise de retorno de
investimento.
ABSTRACT
Analysis of the technical-economic viability of the installation of a solar photovoltaic
generation associated with retrofit illumination in the Technology Center at UFRN
In light of the concept of property sustainability, aiming at lower costs and the usage of clean
energies, the necessity to adapt existing buildings arises. This term paper presents the
installation proposal of a solar photovoltaic generation of electric energy for the Technology
Center at UFRN and the retrofit application using LED technology in the building, including
the viability studies. To that effect, were gathered the lighting charges, air conditioning and
other electric equipments of the building. With the surveyed data, a simulation of the
representativity of these charges in the monthly energy consumption was made at the studied
building using the CCK 7550E measurement equipment. Furthermore, a solarimetric study of
the region was made and the sizing of the photovoltaic panels to estimate the total potential of
the produced energy through the system. The technical-economic viability study, made by the
return of investment analysis using the present net value method, demonstrates that the
presented solution is advantageous and significantly contributes to the reduction of energy
consumption and to the property autonomy.
Key words: Retrofit, LED technology, solar photovoltaic generation, return of investment
analysis.
ÍNDICE GERAL
ÍNDICE GERAL 1
1. INTRODUÇÃO 16
1.1 – Considerações iniciais .............................................................................................................................16
1.2 - Objetivos.................................................................................................................................................17
1.3 – Estrutura do trabalho .............................................................................................................................18
2. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NAS INSTALAÇÕES 19
2.1. Contribuições em instalações públicas .....................................................................................................19
2.2. Área de estudo .........................................................................................................................................23
2.3. Instalações do prédio do CT ....................................................................................................................24
3. RETROFIT DE ILUMINAÇÃO NO PRÉDIO DO CT 26
3.1. Sistema de monitoramento da energia ....................................................................................................27
3.2. Relatórios de consumo do prédio do centro de tecnologia ......................................................................29
3.3. Consumo anual de energia elétrica do prédio do CT ................................................................................31
3.4. Estratégias para adoção do retrofit ..........................................................................................................31
4. GERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTÁICA 36
4.1. Estudo solarimétrico do prédio do CT ......................................................................................................37
4.1.1. Coordenadas geográficas 37
4.1.2. Orientação em relação ao Norte Geográfico 38
4.1.3. Inclinação das Placas Solares Fotovoltáicas 39
4.1.4. Estudo do espaço disponível 39
4.1.5. Escolha e quantidade das placas 41
4.1.6. Radiação solar incidente 41
4.2. ESTUDO ECONÔMICO E RESULTADOS DA GERAÇÃO SOLAR NO CT ..........................................................45
5. CONCLUSÕES 53
REFERÊNCIAS 54
APÊNDICE A 56
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 – Lâmpadas LED emitindo luz branca ..................................................................... 19
Figura 2 – Retrofit do sistema de ar condicionado ................................................................. 20
Figura 3 – Exemplo de uma micro geração de energia de uma usina fotovoltaica ................. 20
Figura 4 – Exemplo de um sistema de aquecimento solar para reservatório de água ............ 21
Figura 5 – Exemplo de piscina com capa térmica .................................................................. 21
Figura 6 – Exemplo de um sensor de presença ....................................................................... 22
Figura 7 – Prédio Administrativo do Centro de Tecnologia .................................................. 23
Figuras 8 e 9 – Antes e depois de um retrofit de iluminação ...................................................26
Figura 10 – CCK 7550E ......................................................................................................... 27
Figura 11 – Localização do CCK do CT ................................................................................ 27
Figura 12 – Software CCK ...................................................................................................... 28
Figura 13 – Relatório de Energia Elétrica – Consumo Diário ................................................ 29
Figura 14 – Luminária sugerida no retrofit ............................................................................. 33
Figura 15 – Sítio eletrônico com banco de dados do Google, que nos informa a localização
e o caminho do Sol com precisão ........................................................................................... 36
Figura 16 – Círculo dos azimutes para orientação do Norte Geográfico ............................... 37
Figura 17 – Medida do comprimento para o cálculo da área da cobertura ............................. 38
Figura 18 – Medida da largura para o cálculo da área da cobertura ....................................... 39
Figura 19 – Painel Solar CS6P -260P CANADIAN SOLAR ................................................ 40
Figura 20 – Dados climáticos da região em estudo ................................................................ 41
Figura 21 – Informações do Projeto ....................................................................................... 42
Figura 22 – Radiação Solar incidente ..................................................................................... 43
Figura 23– Análise da energia paga antes e após instalação da geração fotovoltaica com o
retrofit ..................................................................................................................................... 46
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 – Levantamento do consumo do Prédio do CT ........................................................ 24
Tabela 2 – Consumo Mensal do Prédio do CT ....................................................................... 30
Tabela 3 – Consumos referentes às luminárias existentes e a proposta ................................. 34
Tabela 4 – Área total disponível na cobertura do CT ............................................................. 39
Tabela 5 – Tabela técnica do estudo Solarimétrico e Energético ........................................... 44
Tabela 6 – Tabela técnica, onde é feito o estudo das Perdas do sistema ................................ 47
Tabela 7 – Tabela técnica, onde é feito o estudo da Performance do sistema ........................ 47
Tabela 8 – TIR e VPL para comparação ................................................................................. 48
Tabela 9 – Valor do investimento e Potência instalada .......................................................... 49
Tabela 10 – Produção anual de energia .................................................................................. 49
Tabela 11 – Simulação econômica e o acumulado durante os anos ....................................... 50
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Consumos diários estimados pelos setores do Prédio do CT ............................... 31
Gráfico 2 – Consumos mensais estimados pelos setores do Prédio do CT ............................. 31
Gráfico 3 – Resumo dos consumos mensais estimados .......................................................... 33
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
CT – Centro de Tecnologia
CTEC – Complexo Tecnológico de Engenharia
LED – Light Emitting Diode
ONU – Organização das Nações Unidas
Procel – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
TIR – Taxa Interna de Retorno
VPL – Valor Presente Líquido
16
1. INTRODUÇÃO
1.1 – Considerações iniciais
A palavra sustentabilidade, amplamente difundida e debatida, surgiu na Conferência
das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente Humano, em junho de 1972, Estocolmo.
Diretamente associada a este conceito, a preservação do meio ambiente tornou-se uma
questão fundamental para governos, empresas e várias instituições, que passaram a adotar
produtos e serviços ecologicamente corretos, inclusive no setor de construção civil e, em
particular, na construção de casas e prédios sustentáveis.
Dessa forma, os setores da economia, da educação e da cultura, devem seguir o
princípio da sustentabilidade, de modo que suas atividades devem ser realizadas sem que
agridam o meio ambiente, ou seja, suprindo as necessidades do presente sem interferir nas
gerações futuras. De acordo com a ONU (1987), “desenvolvimento sustentável é aquele que
atende as necessidades das gerações atuais sem comprometer a capacidade das gerações
futuras de atenderem a suas necessidades e aspirações”.
“Sustentabilidade é toda ação destinada a manter as condições
energéticas, informacionais, físico-químicas que sustentam todos os seres,
especialmente a Terra viva, a comunidade de vida e a vida humana, visando a sua
continuidade e ainda a atender as necessidades da geração presente e das futuras
de tal forma que o capital natural seja mantido e enriquecido em sua capacidade de
regeneração, reprodução, e coevolução” (BOOF, Leonardo, 2012).
O uso de fontes renováveis de energia é uma das formas de tentar minimizar esse
comprometimento, na medida em que, para gerar essa energia, usam apenas elementos
renováveis da natureza. Essas fontes estão cada vez mais sendo utilizadas em todo o planeta,
com coeficientes de penetração na matriz energética mundial cada vez maiores.
Em função das condições climáticas e ambientais características de cada região,
pode-se adotar um ou mais tipos dessas fontes de energia. Tais fontes podem suprir
parcialmente, ou mesmo totalmente, um sistema de energia elétrica, forma de energia
secundária essencial para o bem-estar de qualquer sociedade. Se a região tem o sol como
recurso natural bem definido, por exemplo, pode-se fazer uso de painéis solares fotovoltaicos
no próprio local de consumo, que converte a energia luminosa em energia elétrica.
17
Em relação às questões ambientais, pode-se afirmar que a tecnologia solar
fotovoltaica não gera qualquer tipo de efluentes sólidos, líquidos ou gasosos durante a
produção de eletricidade. Também não emite ruídos nem utiliza recursos naturais esgotáveis.
Pelo contrário, essa tecnologia permite que sistemas fotovoltaicos utilizem o inesgotável
recurso solar transformando-o em eletricidade de forma limpa, segura e confiável.
Além da importância da sustentabilidade e energias renováveis, outro conceito
amplamente difundido no século XXI também é o retrofit. Esse termo é comumente utilizado
por arquitetos, projetistas, designers, construtores e urbanistas e faz referência a renovações e
atualizações nos projetos, sem que sejam alteradas as características principais da construção.
Energias renováveis representam hoje apenas 13% do consumo mundial de energia
(GOLDEMBERG, JOSÉ, 2012). O carvão, petróleo e gás natural foram à base energética do
desenvolvimento tecnológico do século XX, mas criaram os problemas com os quais nos
defrontamos hoje: exaustão das reservas, problemas geopolíticos e poluição. Energias
renováveis não criam esses problemas e tendem a dominar o cenário energético mundial.
No Brasil, o conceito de sustentabilidade passou a ser mais discutido após a
Conferência sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, em 1992, realizada no Rio de Janeiro,
a qual ficou conhecida como ECO-92 ou Rio 92. Nessa época, houve a incorporação desse
conceito em muitos setores, sobretudo na geração de energia eólica e solar. Entretanto,
atualmente, ainda há muito que se investir em soluções mais sustentáveis.
1.2 - Objetivos
Nesse contexto, o objetivo geral deste trabalho de conclusão de curso é propor um
projeto de uma geração de energia elétrica solar para abastecimento do edifício sede do
Centro de Tecnologia da UFRN, visando suprir parcialmente ou totalmente o seu consumo de
energia elétrica. Propõe-se ainda um projeto de retrofit com tecnologia LED (Light Emitting
Diode), solução concomitante à geração solar fotovoltaica, fazendo-se uma avaliação do
impacto do retrofit da iluminação desse prédio. Em suma, o objetivo deste trabalho foi gerar
um cenário técnico e econômico para o dimensionamento da micro-geração solar mencionada,
levando em consideração a substituição total das lâmpadas existentes por LED.
18
1.3 – Estrutura do trabalho
Este trabalho está dividido em 5 seções:
1. Introdução: Contextualiza e define sustentabilidade. Mostra a importância do
uso de energias renováveis e a correlaciona com sustentabilidade. Além disso, define
retrofit e enfatiza que a tecnologia solar fotovoltaica é limpa, inesgotável e um excelente
exemplo de energia renovável.
2. Eficiência energética nas instalações: Exemplifica, define e evidencia a
importância da eficiência energética, comentando medidas cabíveis para adoção da
eficiência energética em instalações públicas. Também é introduzido o cenário do
presente estudo: Prédio Administrativo do Centro de Tecnologia da UFRN, bem como
são definidas as instalações do prédio CT (levantamento do consumo).
3. Retrofit de iluminação no prédio do CT: Apresenta a definição do retrofit,
bem como exemplifica. Enfatiza a correção da iluminância com o retrofit da iluminação
por LED. É explicado e mostrado o tipo do sistema de monitoramento da energia
utilizado para ser feito o do consumo do prédio. Posteriormente são explicadas e
demonstradas as estratégias utilizadas para a adoção do retrofit, como, por exemplo, o
comparativo entre o levantamento de consumo realizado no prédio e o fornecido pelo
Multimedidores de Grandezas Elétricas e Harmônicas (CCK 7550E). Além disso, foi
realizado o estudo da viabilidade de substituição das lâmpadas existente no Edifício Sede
do Centro de Tecnologia da UFRN e o cálculo de custos para o retrofit de iluminação.
4. Geração solar fotovoltaica: Foi realizado um estudo solarimétrico associado
com o levantamento de cargas do prédio e o cálculo da quantidade de placas fotovoltaicas
é necessário para sustentar o consumo do prédio. Também foi feito um estudo do espaço
disponível para locação das placas fotovoltáicas, utilizando o programa
SUNEARTHTOOLS e RETSCREEN. Neste capítulo, também é apresentado o estudo
econômico da geração solar no CT concomitante com o retrofit.
5. Conclusões: Valida a análise dos resultados e apresenta proposta para
trabalhos futuros.
19
2. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NAS INSTALAÇÕES
O aumento da população mundial, que se aglomera cada vez mais nas grandes
cidades, ocasiona o aumento da demanda por produtos e serviços, com recursos naturais
escassos e caros. Diante disso, o desafio consiste em suprir as necessidades atuais de maneira
que não haja prejuízos futuros. Para isso, em relação à energia elétrica, é importante buscar a
eficiência energética, ou seja, usar os recursos disponíveis da melhor forma possível, para
garantir maior desempenho, com o menor gasto de energia.
Eficiência energética é promovida através de ações diversificadas, todas com o
objetivo de reduzir o desperdício e/ou minimizar perdas, as quais podem ocorrer em várias
etapas do processo entre a geração e o consumo. Além disso, outro motivo para alcançar tal
eficiência é o aumento do preço da energia que cresceu nos últimos anos.
A eficiência energética já é aplicada no transporte, como carros e trens elétricos
substituindo veículos movidos a combustíveis fósseis como diesel e gasolina; nas construções
inteligentes que aproveitam a luz do sol e a ventilação natural, ou são pensadas para reter
calor e diminuir gastos com aquecimento (no caso de lugares frios); bem como em empresas,
que almejam ser sustentáveis e competitivas no mercado.
No Brasil, existe uma iniciativa por parte do governo que visa promover a eficiência
energética. As ações do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel)
contribuem para o aumento da eficiência dos bens e serviços, para o desenvolvimento de
hábitos e conhecimentos, por parte da população, sobre o consumo eficiente da energia com
os selos que indicam a classe do consumo dos equipamentos.
2.1. Contribuições em instalações públicas
Existem várias medidas de eficiência energética possíveis de serem
tomadas/instaladas em prédios de instituições públicas, como Universidades, por exemplo. A
saber:
Modernização do sistema de iluminação (Figura 1);
Modernização do sistema de ar condicionado (Figura 2);
Instalação de usinas fotovoltáicas (Figura 3);
20
Sistema de aquecimento solar para reservatórios de água (Figura 4);
Capa térmica em piscinas (Figura 5);
Sensores de presença (Figura 6);
Figura 1 – Lâmpadas LED emitindo luz branca
Fonte: http://iabto.blogspot.com.br/2015/08/iluminacao-com-led.
21
Figura 2 – Retrofit do sistema de ar condicionado
Fonte: http://www.webarcondicionado.com.br/retrofit-modernizando-sistemas-de-climatizacao
Figura 3 – Exemplo de uma micro geração de energia de uma usina fotovoltaica
22
Fonte: http://www.atomra.com.br/usina-solar-fotovoltaica-e-eolica/
Figura 4 – Exemplo de um sistema de aquecimento solar para reservatório de água
Fonte: https://suaobra.com.br/dicas/instalacoes/aquecimento-de-agua
Figura 5 – Exemplo de piscina com capa térmica
Fonte: http://moria.ind.br/
23
Figura 6 – Exemplo de um sensor de presença
Fonte: http://www.eletromac.com.br/b2c/loja/Produto.
2.2. Área de estudo
O prédio administrativo do Centro de Tecnologia da UFRN está localizado no
endereço Campus Universitário Lagoa Nova UFRN, Anel Viário do Campus, S/N - Lagoa
Nova, Natal - RN, 59078-970. O estudo deste novo projeto fotovoltaico, a ser implementado
por meio de uma licitação, é totalmente acadêmico, podendo conter dados divergentes dos
dados reais para a implementação o projeto.
24
Figura 7 – Prédio Administrativo do Centro de Tecnologia
Fonte: A autora (2017)
2.3. Instalações do prédio do CT
Foi feito um levantamento de todas as cargas existentes em todas as dependências
dessa edificação, a fim de se conhecer melhor as instalações elétricas e estimar o consumo de
energia elétrica referente à iluminação no Centro de Tecnologia, os equipamentos de ar
condicionados e demais equipamentos elétricos. Nesse levantamento é possível identificar a
quantidade, tipo de lâmpadas, modelo de ar condicionado e quais equipamentos que consomes
energia elétrica estão presentes em cada dependência do prédio e seus respectivos tempos de
funcionamento (Apêndice A).
Com o levantamento realizado, foi possível fazer uma estimativa da potência dos
equipamentos de ar condicionados, iluminação e demais equipamentos elétricos instalados no
prédio (Tabela 1).
25
Tabela 1 – Levantamento do consumo do Prédio do CT
LEVANTAMENTO DE POTÊNCIAS (kWh/dia)
EQUIPAMENTO POT(W) QUANT TEMPO FUNC. TOTAL kWh/dia
AR COND. 7000 BTUS 680 7 58:00:00 39,44
AR COND. 9000 BTUS 900 65 569:40:00 512,82
AR COND. 12000 BTUS 1220 6 60:00:00 73,20
AR COND. 18000 BTUS 2050 5 64:59:00 133,25
AR COND. 24000 BTUS 2500 3 45:59:00 115,00
AR COND. 32000 BTUS 3900 3 20:00:00 78,00
LAMP. FLUORESCENTE
TUBULAR 32 555 4995:00:00 159,84
LAMPADA FLUORESCENTE
COMPACTA 20 28 252:00:00 5,04
LAMPADA VAPOR DE SÓDIO 150 16 144:00:00 21,60
COMPUTADORES 100 188 1714:10:00 171,40
IMPRESSORA P 80 62 62:00:00 4,96
IMPRESSORA G 400 50 50:00:00 20,00
GELA ÁGUA 125 49 392:00:00 49,00
TELEFONE 5 81 754:39:00 3,78
FRIGOBAR 100 6 67:59:00 6,80
NOOTBOOK 30 28 300:58:00 9,03
TV 50 7 87:58:00 4,40
Fonte: A autora (2017).
26
3. RETROFIT DE ILUMINAÇÃO NO PRÉDIO DO CT
Retrofit consiste na modernização e/ou readequação em uma obra. Alguns exemplos
são: uma nova solução para fachada, instalações elétricas e hidráulicas, circulação, proteção
contra incêndio, dentre outros. Apesar disso, o retrofit considera a preservação da memória da
construção e dá espaço a tecnologias atuais e mais resistentes em utilização e comando.
O retrofit de iluminação (substituição do sistema de iluminação), por exemplo,
devido à rápida evolução da tecnologia dos fabricantes de lâmpadas e equipamentos
auxiliares, podem gerar uma economia de até 70% na conta de energia e ainda corrigir os
níveis de iluminância seguindo as recomendações da ABNT – NBR 5413 (MELO & ROSE,
2012).
A indústria da iluminação tem respondido com inovações cada vez mais frequentes a
demanda por modernização dos sistemas. O LED é talvez a novidade mais celebrada dos
últimos anos. Além da possibilidade de controlar a luminosidade, o direcionamento e a cor,
essas lâmpadas usam uma tecnologia que proporciona economia de até 85%, em comparação
com os modelos convencionais e sua durabilidade é até 25 vezes maior (Steagall, Marina,
2010).
A iluminância, também por vezes referida como iluminação, é a quantidade de luz ou
fluxo luminoso recebido por unidade de área iluminada, e a sua unidade é o lux ou lúmen por
metro quadrado. É uma unidade base para a luminotecnia e é normalmente muito usada para
fazer alusão ao nível de iluminação necessária para as diversas aplicações. O LED, além de
suas infinitas vantagens frente às lâmpadas incandescentes e fluorescentes, melhora o nível de
iluminância. A Figura 2 e 3 mostra um galpão antes e após um retrofit de iluminação.
27
Figuras 8 e 9 - Antes e depois de um retrofit de iluminação
Fonte: http://richardsenergy.com/lighting-retrofit-photos-2
3.1. Sistema de monitoramento da energia
Devida à existência de Multimedidores de Grandezas Elétricas e Harmônicas CCK
7550E (Figura 10), instalados em todo o Campus, inclusive nas imediações do prédio
administrativo do CT, foi possível analisar os consumos e demanda máxima em cada hora por
dia a partir de registros adquiridos via Ethernet.
28
Figura 10 – CCK 7550E
Fonte: http://www.cck.com.br/produtos (2017)
O dispositivo CCK do Prédio Administrativo do Centro de Tecnologia localiza-se
entre o Prédio do CT e o Prédio do Complexo Tecnológico de Engenharia (CTEC) (Figura
11).
Figura 11 – Localização do CCK do CT
Fonte: A autora (2017)
29
O software do CCK possui interface conforme mostra Figura 12.
Figura 12 – Software CCK
Fonte: A autora (2016)
3.2. Relatórios de consumo do prédio do centro de tecnologia
O software CCK disponibiliza relatórios de energia elétrica para consumos diários e
para demandas máximas diárias (leituras feitas a cada 15 minutos automaticamente pelo
dispositivo). Na Figura 13 temos um exemplo de um relatório de consumo diário, relativo ao
mês de Agosto de 2016, cujo consumo mensal foi de 33477,4 kWh. O horário de ponta (pico
de consumo), para o caso estudado, das 17h30 às 20h30 nos dias úteis, e os valores zerados na
ponta coincidem com os finais de semana ou feriados, quando não se é contabilizando horário
de ponta.
30
Figura 13 – Relatório de Energia Elétrica – Consumo Diário
Fonte: Software CCK (2016)
No caso do CT , é possível perceber que a maior demanda de energia não coincide
com o horário de ponta (Figura 13). Nesse relatório de energia elétrica do mês de Agosto, o
consumo fora de ponta corresponde à aproximadamente 90% do consumo total do referido
mês. Isso acontece devido à redução de funcionários e professores presentes no CT, pois
muito deles encerram seus expedientes no horário de ponta.
31
3.3. Consumo anual de energia elétrica do prédio do CT
A partir desses relatórios do consumo de energia dados pelo CCK, foram calculados
os valores dos consumos mensais para todo o ano 2016 e a média mensal anual (Tabela 2).
Tabela 2 – Consumo Mensal do Prédio do CT
CONSUMOS MÉDIOS MENSAIS - UFRN-CT01 - CT - CT
MÊS PONTA
(KWh)
FORA PONTA
(KWh)
CONSUMO GERAL
(KWh)
JANEIRO/2016 873 8914 9787
FEVEREIRO/2016 3090 27047 30137
MARÇO/2016 3679 30632 34311
ABRIL/2016 3405 28991 32396
MAIO/2016 3660 30619 34279
JUNHO/2016 2813 26306 29119
JULHO/2016 1985 21886 23871
AGOSTO/2016 3546 29932 33478
SETEMBRO/2016 3139 28317 31456
OUTUBRO/2016 3326 28703 32029
NOVEMBRO/2016 3283 27486 30769
DEZEMBRO/2016 2563 25810 28373
MEDIA MENSAL (KWh) 31112,50
Fonte: A autora (2017)
3.4. Estratégias para adoção do retrofit
Tendo por base a estimativa apresentada nos Gráficos 1 e 2:
32
Gráfico 1 – Consumos diários estimados pelos setores do Prédio do CT
Fonte: A autora (2017)
Gráfico 2 – Consumos mensais estimados pelos setores do Prédio do CT
Fonte: A autora (2017)
Pôde-se determinar a contribuição de cada agrupamento de cargas (ar condicionado,
iluminação e demais equipamentos) através da adoção de um fator de contribuição (consumo
do agrupamento/consumo total) de cada uma dessas cargas para este consumo estimado
(Tabela 1), de tal maneira que se tem:
Ar Condicionado
s, 951.71
Iluminação, 226.44
Demais Equipam.,
269.37
Consumo Diário Estimado (kWh/dia)
Ar Condicionado
s, 28551.30
Iluminação, 6793.20
Demais Equipam., 8081.10
Consumo Mensal Estimado (kWh/mês)
33
Fator de contribuição para as cargas de ar condicionados = 0,66.
Fator de contribuição para as cargas de iluminação = 0,16.
Fator de contribuição para as demais cargas = 0,18.
Com base nesses fatores, pode-se estimar que os aparelhos de ar condicionados
respondem por 66% da carga estimada total, podendo-se considerá-las como a maior carga de
todo o conjunto de cargas, percentual que corresponde aos valores reais para este tipo de
edificação. As cargas de computadores, centrais telefônicas, bebedouros, cafeteiras, etc.,
respondem por 18% do conjunto, valor que também é compatível com a contribuição dessa
carga para o todo. As cargas de iluminação são o menor subconjunto, com uma contribuição
de 16% para o consumo total da edificação. Será este o percentual a ser aplicado no consumo
médio mensal do edifício sede do Centro de Tecnologia (Gráfico 3), registrado através do
medidor CCK, com o intuito de ser realizado o estudo econômico de iluminação proposta
pelo retrofit de iluminação.
Gráfico 3 – Resumo dos consumos mensais estimados
Fonte: A autora (2017)
Observa-se a compatibilidade entre o consumo mensal real e o valor estimado, o que
justifica o uso do fator de contribuição para definição do valor médio do consumo para as
cargas de iluminação. Assim sendo, pode-se estimar, com muita precisão, que o consumo
Ar Condicionados
66%
Iluminação16%
Demais Equipam.
18%
Consumo Mensal Estimado (%)
34
médio mensal da iluminação do edifício do Centro de Tecnologia é correspondente a 0,16 x
31112,50, totalizando 4.978,00 kWh. Este valor será utilizado para o dimensionamento da
usina de geração solar fotovoltaica (vide capítulo 4) a ser instalada sobre a cobertura do
prédio do CT.
No levantamento do consumo de energia elétrica do prédio administrativo do Centro
de Tecnologia (Apêndice A), há 599 lâmpadas instaladas, das quais 555 são lâmpadas
fluorescentes tubulares de 40 W. Além disso, foram identificadas 35 lâmpadas fluorescentes
tubulares queimadas, sendo necessária sua substituição. Nesse contexto, propõe-se a
substituição de todo o sistema de iluminação pelas luminárias Led Teto Curta Aplikled Bivolt
Luz Branca 17 W, 5000K – Osram (Figura 14), cujo custo corrente é de R$ 99,90.
Figura 14 - Luminária sugerida no retrofit
Fonte: http://www.ricardoeletro.com.br/Produto/Luminaria-de-Teto-Led
Com base na escolha da luminária e no Consumo Médio Mensal da Iluminação do
CT, estudou-se a viabilidade econômica do retrofit de iluminação do prédio (Tabela 3).
35
Tabela 3 – Consumos referentes às luminárias existentes e a proposta
LUMINÁRIA
FLUORESC. TUB.
LED - APLIKLED
POTÊNCIA 32W 17W
PREÇO
UNITÁRIO R$ 93,39 R$ 99,00
QUANTIDADE 599 599
CUSTO R$ 55.940,61 R$ 59.301,00
Consumo (kWh) 4044,63 2148,72
Fonte: A autora (2017)
Nota-se que o custo para adquirir uma luminária de sobrepor para uma lâmpada
fluorescente de 40W é semelhante ao de adquirir uma luminária Led de teto curta Aplikled
Bivolt Luz Branca 17W. Entretanto, em relação ao consumo, a luminária Led consumirá o
equivalente à metade da fluorescente. Com a substituição das luminárias Led no Prédio
administrativo do Centro de tecnologia, haveria uma redução no consumo de energia
equivalente a 1895,91 kWh. Esse valor será usado no item 4.2 deste trabalho (estudo
econômico da geração solar no CT).
36
4. GERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTÁICA
A energia solar fotovoltaica é um tipo de energia elétrica que não agride o meio
ambiente, pois utiliza o recurso do sol como fonte geradora de energia. Esse sistema opera
todo automaticamente, entrando em operação a partir do momento que os primeiros raios de
sol surgem no dia, e saindo de operação ao final da tarde, quando o sol se esconde.
Além de ser limpa, essa geração de energia consiste numa considerável alternativa
para outras fontes de energia sujas, como as termoelétricas, ou de grande impacto ambiental,
como as hidroelétricas, cujos reservatórios atingem a população, a fauna e a flora. Nos
últimos anos, o Brasil vem enfrentando dificuldades na geração elétrica pelas hidroelétricas
pela escassez das chuvas e a tarifa de energia elétrica no país está cara e com rotineiros
aumentos tarifários devido à necessidade de recorrer às termoelétricas.
O sistema fotovoltaico é extremamente atrativo para os consumidores de energia
elétrica porque a tecnologia do sistema barateou. Isso ocorreu devido à existência de várias
empresas de engenharia do ramo que, gerando competitividade no mercado e reduzindo o
preço de venda, instalação e assistência técnica do sistema. Além disso, o retorno financeiro
costuma-se ser em curto prazo (em média cinco anos), quando há superação da economia com
a concessionária sobre o investimento inicial.
A autogeração de energia elétrica utilizando recurso do sol injeta a energia produzida
dentro do sistema da concessionaria, onde automaticamente gera-se um bônus para ser
consumido. Isso dá uma redução significativa no consumo, e consequentemente, na conta de
energia. Em alguns casos, é possível pagar somente a taxa mínima e a tarifa de iluminação
pública.
A tecnologia desse sistema também permite enxergar a partir do telefone celular ou
computador quanto de energia se está sendo gerada no dia, na semana, mês ou ano e qual a
economia que se está tendo por mês.
37
4.1. Estudo solarimétrico do prédio do CT
Para o estudo solarimétrico, são necessárias as seguintes informações:
Coordenadas Geográficas;
Orientação em relação ao Norte Geográfico;
Inclinação das placas solares fotovoltaicas;
Estudo do espaço disponível;
Escolha e quantidade das placas;
Irradiação solar incidente;
4.1.1. Coordenadas geográficas
O site utilizado para encontrar tais informações foi o SUNEARTHTOOLS, que
utiliza do sistema de satélite da GOOGLE - o GOOGLE MAPS - para facilitar o estudo dos
sistemas dependentes do sol. De acordo com a plataforma, o Centro de Tecnologia da UFRN
tem como coordenadas geográficas 5° 50’ 34,441” S e 35° 11’ 56,319” O (Figura 15).
Figura 15 – Sítio eletrônico com banco de dados do Google, que informa a localização e o
caminho do Sol com precisão.
Fonte: SUNEARTHTOOLS (2016).
38
4.1.2. Orientação em relação ao Norte Geográfico
A orientação em relação ao Norte Geográfico também foi retirada do sítio
SUNEARTHTOOLS, a partir do círculo de azimute (círculo em azul). Deve-se considerar a
inclinação do prédio em estudo com relação a esse círculo para ser feita a leitura da
orientação.
Para isso, são traçadas duas retas paralelas, a primeira na lateral do prédio, na direção
perpendicular a cumeeira (ou inclinação do telhado), mostrando a orientação do prédio e a
segunda reta, paralela a ela, localizando em qual ponto toca o círculo dos azimutes (Figura
16). Neste caso, a segunda reta toca a 360° o círculo dos azimutes, ou seja, o prédio
administrativo do Centro de Tecnologia nos fornece uma orientação de 0° em relação ao
Norte Geográfico (azimute).
Figura 16 – Círculo dos azimutes para orientação do Norte Geográfico
Fonte: SUNEARTHTOOLS (2016)
O resultado da orientação em relação ao Norte geográfico, bem como sua localização
geográfica será utilizado como dado de entrada no programa RETSCREEN 4. Esse programa
foi utilizado para fazer o estudo solarimétrico propriamente dito nos fornecendo à Irradiância
diária no local em estudo.
39
4.1.3. Inclinação das Placas Solares Fotovoltáicas
Para a instalação dos painéis fotovoltaicos, neste trabalho, optou-se pela cobertura do
prédio do centro administrativo do Centro de Tecnologia. Para uma melhor eficiência das
placas e evitar acumulo de sujeira nelas, o recomendado é utilizar uma inclinação entre 5° e
15°. Foi utilizado 10°, pois consiste na inclinação existente do telhado em estudo.
4.1.4. Estudo do espaço disponível
A disponibilidade de espaço é algo crítico e limitante para os sistemas fotovoltaicos,
pois existe a necessidade de áreas elevadas ou sem sombreamento permanente. Considerando
que o comprimento e a largura são fatores limitantes, foi utilizado o programa do
SUNEARTHTOOLS (Figuras 17 e 18) para calcular a área disponível prédio do CT (Tabela
4).
Figura 17 – Medida do comprimento para o cálculo da área da cobertura
Fonte: SUNEARTHTOOLS (2017)
40
Figura 18 – Medida da largura para o cálculo da área da cobertura
Fonte: SUNEARTHTOOLS (2017)
Tabela 4 – Área total disponível na cobertura do CT
ÁREA DISPONÍVEL NA COBERTURA DO CT
LARGURA (m) COMPRIMENTO (m) ÁREA (m²)
A1 15,5 45,9 711,45
A2 16,1 46,1 742,21
A3 5,3 5,6 29,68
TOTAL 1483,34
Fonte: A autora (2017)
Portanto, a área total disponível de cobertura para a instalação das placas é de 1.483,34
m².
41
4.1.5. Escolha e quantidade das placas
Para o estudo energético vigente, foi utilizado o modelo da placa fotovoltaica CS6P -
260P CANADIAN SOLAR (Figura 19), cuja potência máxima, segundo fabricante, é de
260Wp. Essa placa possui medidas de 1638 mm de comprimento por 982 mm. Considerado
os espaçamentos entre as placas de 10 cm, têm-se disponibilidade para um total de 788 placas
fotovoltaicas.
Figura 19 – Painel Solar CS6P -260P CANADIAN SOLAR
Fonte: www.enerbrasil.com.br/loja(2017)
4.1.6. Radiação solar incidente
A energia Incidente foi retirada do Programa Canadense RETSCREEN 4. Nele foi
fornecida a Irradiância diária baseada na Latitude e Longitude da área em estudo. A princípio,
foi necessário selecionar na plataforma a localização dos dados climáticos disponíveis mais
próximos da região em estudo (Figura 20).
42
Figura 20 – Dados climáticos da região em estudo
Fonte: RETScreen 4 (2017)
Posteriormente, entrou-se com os dados do projeto e foi escolhido o tipo e a
tecnologia do projeto (energia fotovoltaica), conforme ilustra Figura 21.
43
Figura 21 – Informações do Projeto
Fonte: RETScreen 4(2017)
Feito isso, na aba “Energy Model”, foi introduzidos os dados achados anteriormente
dos itens 4.2.2 e 4.2.3 (inclinação de 10º do telhado e o azimute de 0º), e conseguiu-se achar a
radiação solar diária encontrada no local de estudo em kWh/m²/dia (Figura 22).
44
Figura 22 – Radiação Solar incidente
Fonte: RETScreen 4(2017)
45
4.2. ESTUDO ECONÔMICO E RESULTADOS DA GERAÇÃO SOLAR NO CT
A partir do estudo Solarimétrico, do levantamento de cargas e do levantamento da
quantidade de placas fotovoltaicas necessárias para reduzir o consumo da energia vinda das
concessionárias de energia, levantou-se a produção energética potencial (Tabela 5).
Tabela 5 – Tabela técnica do estudo Solarimétrico e Energético
Fonte: A autora (2017)
Nessa Tabela técnica, para melhor entendimento,
Pmp instalada – É referente à potência da placa escolhida pela autora (260W)
multiplicado pela quantidade de placas que cabem no espaço disponível, de
acordo com o levantamento realizado no item 4.1.4;
Energia Incidente – É retirada do Programa Canadense RETSCREEN onde nos
fornece a Irradiância diária baseada na Latitude e Longitude, conforme mostra
Figura 22 (radiação solar incidente – item 4.1.6);
PR – É a performance relativa após serem calculadas as perdas. (cálculo mostrado
na Tabela 7);
E Gerada – É a estimativa de energia gerada em kWh pelo sistema fotovoltaico;
G / dia G / mês PR E Gerada E Consumida E diferença E Paga E Crédito Placas E Crédito Retrofit
Nº de dias Meses [kWh/m2] [kWh/m2] [%] [kWh] [kWh] [kWh] [kWh] [kWh] [kWh]
31 6,00 186,13 71,73% 27.351,68 9787,00 -17.564,68 300,00 -17564,68 -1895,91
28 5,86 164,04 71,90% 24.164,71 30137,00 5.972,29 5972,29 0,00 -1895,91
31 5,35 165,80 73,86% 25.088,94 34311,00 9.222,06 9222,06 0,00 -1895,91
30 4,83 144,94 73,94% 21.956,03 32396,00 10.439,97 10439,97 0,00 -1895,91
31 4,55 141,03 75,45% 21.801,38 34279,00 12.477,62 12477,62 0,00 -1895,91
30 4,23 127,03 76,55% 19.921,66 29119,00 9.197,34 9197,34 0,00 -1895,91
31 4,54 140,79 75,97% 21.913,66 23871,00 1.957,34 1957,34 0,00 -1895,91
31 5,23 162,11 75,46% 25.064,08 33478,00 8.413,92 8413,92 0,00 -1895,91
30 5,87 176,20 74,85% 27.020,77 31456,00 4.435,23 4435,23 0,00 -1895,91
31 6,45 199,88 73,75% 30.201,13 32029,00 1.827,87 1827,87 0,00 -1895,91
30 6,44 193,19 73,34% 29.030,55 30769,00 1.738,45 1738,45 0,00 -1895,91
31 6,29 194,98 72,22% 28.848,18 28373,00 -475,18 300,00 -475,18 -1895,91
5,47 166,34 73,91% 302.362,76 350.005,00 47.642,24 66.282,10 -18.039,86 -22.750,92
E Total paga após crédios 25491,32
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Dezembro
média
ESTIMATIVA ENERGIA PRODUZIDA
E gerada 302.362,76 kWh/ano 25196,90 kWh/mêsENERGIA INCIDENTEPmp instalada 204.880 Wp
46
E Consumida – É a estimativa de energia consumida em kWh pelo prédio,
conforme mostra na Tabela 2 (Consumo Mensal do Prédio do CT – item 3.3);
E Diferença – É a estimativa da diferença do consumidor;
E Paga – É a estimativa de que será pago;
E Credito Placas – É a estimativa do que ficou de credito com a concessionaria da
energia fornecida pelas placas;
E Credito Retrofit – É a estimativa do credito referente à substituição de todo o
sistema de iluminação pelas luminárias Led, conforme proposto no item 3.4;
De acordo com a Tabela 5, a produção de energia a partir do sistema de geração solar
fotovoltaica nos meses de Janeiro e Dezembro (período de férias) é maior que o consumo,
gerando crédito na concessionária, mas sendo ainda necessário pagar a quota mínima de
consumo (300kWh). Nos demais meses, o consumo é maior do que a energia gerada pelo
sistema.
Com a mesma tabela, também é possível perceber que a energia gerada no mês, em
média, é de 25196,90 kWh e, o consumo médio é de 31112,50 kWh (Tabela 2). Conclui-se
que a produção de energia proporcionada apenas pelo sistema fotovoltaico proposto já supre
81% do consumo real mensal do Prédio do Centro de tecnologia da UFRN.
Verificou-se ainda que o total de crédito anual de energia inserida nas instalações da
concessionária, devido à energia produzida pelos painéis no período de férias e ao retrofit de
iluminação com LED, é um total de 25491,32 kWh (Tabela 5). Ou seja, sendo a diferença
entre a energia gerada e a consumida igual a 66282,10 kWh/ano e de haver crédito de
40.790,78 kWh/ano, apenas 25491,32 kWh/ano dos 350.005,00 kWh/ano consumidos no
prédio serão pagos, o que corresponde, aproximadamente, a somente 7,3% do total
consumido. Dessa forma, o sistema sugerido gerará redução de 92,7% na fatura anual do
consumo de elegia elétrica do Prédio do Centro de Tecnologia da UFRN (Figura 23).
47
Figura 23 – Análise da energia paga antes e após instalação da geração fotovoltaica com o retrofit.
Fonte: A autora (2017)
Nas Tabela 6 e 7, estão as possíveis perdas e o cálculo da perfomace do sistema,
conforme descrito em “Projeto Básico de Geração Fotovoltaica para as Instalações do Setor
de Aulas IV do Centro de Tecnologia da UFRN”, de Luiz Arthur Ribeiro (2015), graduado
em Engenharia Elétrica.
A performance é definida a partir de um cálculo percentual das perdas para atingir a
performance relativa do sistema fotovoltaico, sendo possível ser realizado a partir dos dados
da placa fotovoltaica escolhida (Painel Solar CS6P -260P CANADIAN SOLAR).
ENERGIA CONSUMIDA ATUALMENTE
93%
ENERGIA A SER PAGA
7%
ANÁLISE DA ENERGIA PAGA (kWh/MÊS)
48
Tabela 6 – Tabela técnica, onde é feito o estudo das Perdas do sistema
PERDAS POR TEMPERATURA
Perdas Médias Perdas Máximas Média
Tamb média
I média T cel Perdas Temp
Tamb máxima
I máxima
T cel Perdas Temp
Meses (ºC) (W/m2) (ºC) (%) (ºC) (W/m2) (ºC) (%)
Janeiro 27,6 483,92 42,72 7,62 34 890 61,81 15,83 11,73
Fevereiro 27,7 467,83 42,32 7,45 32 935 61,22 15,57 11,51
Março 27,6 425,50 40,90 6,84 28 750 51,44 11,37 9,10
Abril 27,1 452,60 41,24 6,98 28 724 50,63 11,02 9,00
Maio 26,6 364,80 38,00 5,59 26 614 45,19 8,68 7,14
Junho 25,7 314,80 35,54 4,53 26 493 41,41 7,05 5,79
Julho 25,1 364,30 36,48 4,94 25 600 43,75 8,06 6,50
Agosto 25,2 399,80 37,69 5,46 26 622 45,44 8,79 7,12
Setembro 26,0 415,09 38,97 6,01 26 694 47,69 9,76 7,88
Outubro 26,8 456,25 41,06 6,90 28 765 51,91 11,57 9,24
Novembro 27,2 495,25 42,68 7,60 27 819 52,59 11,87 9,73
Dezembro 27,5 517,42 43,67 8,03 32 834 58,06 14,22 11,12
Médias 26,68 429,80 40,11 6,50 28,17 728,33 50,93 11,15
Fonte: A autora (2017)
Tabela 7 – Tabela técnica, onde é feito o estudo da Performance do sistema
Fonte: A autora (2017)
O estudo de viabilidade econômica foi apresentado por meio do método do Valor
Presente Líquido (VPL), por se tratar de um investimento de médio a longo prazo de retorno.
Foi utilizado como taxa de juros de atratividade mínima o valor do rendimento da poupança,
que tem o valor médio de 0,69% ao mês dando 8,71% ao ano, esta taxa de juros é utilizada
49
para comparar a Taxa Interna de Retorno (TIR). Essas considerações estão mostradas na
Tabela 8.
Tabela 8 – TIR e VPL para comparação
TIR E VPL
Análise 15 anos PLACAS BANCO
Taxa Retorno 8,71% 8,71%
TIR-15 anos 21,21% 11,31%
VPL-15 anos R$ 1.511.602,49 R$ 260.263,57
Análise 25 anos
Taxa Retorno 8,71% 8,71%
TIR-25 anos 23,76% 15,51%
VPL-25 anos R$ 3.543.835,45 R$ 1.293.488,57
CONSIDERAÇÕES
"FC" Valor apreciado UNID
17,19% R$ 457,41 R$/MWh
17,13% R$ 0,4574 R$/kWh
Fonte: A autora (2017)
Com tais valores e considerando o tempo de reajuste da tarifa de energia
convencional, sendo o mínimo, em 15 e 25 anos, o rendimento da adoção do sistema solar
fotovoltaico proposto será muito maior que uma poupança no banco.
O estudo também compreende o valor do custo de produção de energia fotovoltaica
R$/Wh em comparação ao custo da energia da concessionaria praticado para pequenos
consumidores (Custo Convencional). Nas Tabelas 9 e 10, são mostrados o valor do
investimento e a Potência instalada para os painéis fotovoltaicos, bem como a produção
energética anual proporcionada por eles.
50
Tabela 9 – Valor do investimento e potência instalada
VALOR DO INVESTIMENTO E POTÊNCIA INSTALADA
Potência instalada 204.880 Wp
Custo Energia convencional 0,6400 R$/kWh
Custo Energia Fotovoltaica 0,4574 R$/kWh
Preço por kWp R$ 6.294,29 R$/kWp
Valor investimento R$ 6,2943 R$/Wp
TOTAL 1.289.573,9 R$
Fonte: A autora (2017)
Tabela 10 – Produção anual de energia
PRODUÇÃO ANUAL DE ENERGIA
E gerada [kWh] Economia [kWh]
Janeiro 27.351,68 17.505,07
Fevereiro 24.164,71 15.465,41
Março 25.088,94 16.056,92
Abril 21.956,03 14.051,86
Maio 21.801,38 13.952,89
Junho 19.921,66 12.749,86
Julho 21.913,66 14.024,74
Agosto 25.064,08 16.041,01
Setembro 27.020,77 17.293,29
Outubro 30.201,13 19.328,72
Novembro 29.030,55 18.579,55
Dezembro 28.848,18 18.462,84
ANO 302.362,76 193.512,17
Fonte: A autora (2017)
A energia gerada pelas placas solares fotovoltaicas (Tabela 10) foi resultado do estudo já
realizado (Tabela 5). Os valores de custo de energia convencional e custo de energia
fotovoltaica foram adaptados de Luiz Arthur Ribeiro (2015) e a Energia gerada são devido à
potência instalada das 788 placas proposta para instalação dos Painéis CS6P -260P
CANADIAN SOLAR.
A partir dessa energia gerada (Tabela 10), a economia devido à adoção do sistema solar
fotovoltaico proposto foi de R$ 193.512,15 por ano. Espera-se que nos próximos anos a
energia gerada, bem como a economia, sejam semelhantes.
51
A simulação econômica foi realizada considerando uma análise para 25 anos. A partir da
produção de energia anual (Tabela 10), foi estabelecido um aumento de 10% do valor do
preço da energia elétrica. Além disso, também foi considerada uma perda na produção
energética das placas de 0,5%. O resultado desse estudo é mostrado na Tabela 11.
Tabela 11 – Simulação econômica e o acumulado durante os anos
SIMULAÇÃO ECONÔMICA
Ano Produção E
[R$]
Preço
Energia
[R$]
Economia
[R$]
Fluxo de Caixa
[R$]
Poupança
[R$] Poupança
[R$]
0 -1.289.573,94 -1.289.573,94 -1.289.573,94 1.289.573,94
1 302.362,76 0,640 193.512,17 -1.096.061,77 112.321,89 1.401.895,83
2 300.850,95 0,704 211.799,07 -884.262,71 122.105,13 1.524.000,96
3 299.346,69 0,774 231.814,08 -652.448,63 132.740,48 1.656.741,44
4 297.849,96 0,852 253.720,51 -398.728,12 144.302,18 1.801.043,62
5 296.360,71 0,937 277.697,10 -121.031,03 156.870,90 1.957.914,52
6 294.878,90 1,031 303.939,47 182.908,44 170.534,35 2.128.448,87
7 293.404,51 1,134 332.661,75 515.570,19 185.387,90 2.313.836,77
8 291.937,49 1,247 364.098,29 879.668,48 201.535,18 2.515.371,95
9 290.477,80 1,372 398.505,57 1.278.174,06 219.088,90 2.734.460,85
10 289.025,41 1,509 436.164,35 1.714.338,41 238.171,54 2.972.632,39
11 287.580,28 1,660 477.381,88 2.191.720,29 258.916,28 3.231.548,67
12 286.142,38 1,826 522.494,47 2.714.214,76 281.467,89 3.513.016,56
13 284.711,67 2,009 571.870,20 3.286.084,96 305.983,74 3.819.000,30
14 283.288,11 2,209 625.911,93 3.911.996,89 332.634,93 4.151.635,23
15 281.871,67 2,430 685.060,61 4.597.057,50 361.607,43 4.513.242,66
16 280.462,31 2,673 749.798,84 5.346.856,34 393.103,44 4.906.346,09
17 279.060,00 2,941 820.654,83 6.167.511,16 427.342,74 5.333.688,84
18 277.664,70 3,235 898.206,71 7.065.717,87 464.564,30 5.798.253,13
19 276.276,38 3,558 983.087,24 8.048.805,11 505.027,85 6.303.280,98
20 274.895,00 3,914 1.075.988,99 9.124.794,10 549.015,77 6.852.296,76
21 273.520,52 4,306 1.177.669,95 10.302.464,04 596.835,05 7.449.131,80
22 272.152,92 4,736 1.288.959,76 11.591.423,80 648.819,38 8.097.951,18
23 270.792,15 5,210 1.410.766,45 13.002.190,25 705.331,55 8.803.282,73
24 269.438,19 5,731 1.544.083,88 14.546.274,13 766.765,93 9.570.048,66
25 268.091,00 6,304 1.689.999,81 16.236.273,94 833.551,24 10.403.599,89
Fonte: A autora (2017)
52
Da simulação econômica realizada, percebe se que o retorno do investimento será
atingido em aproximados 6 anos, quando o fluxo de caixa de torna positivo, considerando o
reajuste mínimo da tarifa de energia convencional.
53
5. CONCLUSÕES
De acordo com o que foi apresentado neste trabalho, conclui-se que a viabilidade do
projeto do retrofit com tecnologia LED (Light Emitting Diode) é conveniente, uma vez que
corrige os níveis de iluminância (seguindo as recomendações da ABNT – NBR 5413), reduz
pela metade o consumo de energia elétrica com iluminação, melhora a estética do edifício,
tem longa vida útil e um baixo fator de manutenção.
Além disso, com o avanço da tecnologia para a geração de energia fotovoltaica e a
diminuição dos custos dos seus componentes fez com que a viabilidade econômica chegasse a
um prazo médio de 6 anos para o seu retorno financeiro.
Devido o avanço da tecnologia para a geração de energia fotovoltaica e a diminuição dos
custos dos seus componentes, o seu retorno financeiro da implantação da geração solar pode
ser alcançado em prazo médio de 6 anos. Através da realização desse trabalho, a implantação
da geração solar fotovoltaica associada ao retrofit de iluminação pode reduzir a fatura anual
do consumo de energia elétrica do Prédio Administrativo do Centro de Tecnologia da UFRN
em 92,7%.
Devido ao alto investimento inicial proposto pelo presente trabalho, pode-se considerar a
tentativa de um financiamento por parte do Governo Federal, o qual, atualmente, incentiva
esse tipo de investimento com baixos juros.
Cada vez mais as empresas se preocupam com o meio ambiente, mas como parte de uma
estratégia comercial e de marketing, tornando-se uma vantagem competitiva. Existem várias
medidas de eficiência energética possíveis de serem tomadas/instaladas em prédios de
instituições públicas. Diante disso, a empresa que se preocupa com a sustentabilidade é aquela
que se preocupa com a comunidade, com o meio ambiente e é sempre atrativa ao público.
Por fim, sabendo das infinitas vantagens e facilidades proporcionadas pela implantação
da geração solar fotovoltaica e o retrofit de iluminação pela tecnologia LED no Prédio
Administrativo do Centro de Tecnologia, a Universidade Federal do Rio Grande do Norte,
aderindo ao que o presente trabalho propõe, mostrará preocupação frente à eficiência
energética do planeta, tentando reduzir o desperdício e/ou minimizar perdas.
54
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