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Energia Solar – Célula Fotovoltaica Solar Energy – Photovoltaic Cell Terezinha Jocelen Masson Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected] Leila Figueiredo de Miranda Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected] Francisco Siqueira Sebastianelli Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected] Antonio Hortêncio Munhoz Jr. Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected] Gilberto Teixeira da Silva Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected] Abstract — National demand for electricity continues to grow considerably, but clean and sustainable electricity supply does not grow so fast. The search for increased energy production and new, clean and renewable sources is a worldwide challenge, as much as reducing environmental problems – e.g., greenhouse effect. The possibility of clean, solar electricity generation by photovoltaic cells is sustainable and relatively low cost. Therefore, photovoltaic panels attract interests of specific investors in technology development. In the construction of photovoltaic cells there are silicon wafers containing impurities (e.g., boron and phosphorus) – such as to ensure to photovoltaic effect optimal operation or higher electricity production from solar energy. The study examines the replacement of conventional energy systems by photovoltaic systems, such as to meet the needs of residential building common areas – particularly in the city of São Paulo. Despite photovoltaic installation bearing many energy and financial constraints, it is financially viable in the medium term. Keywords—Photovoltaic cells; Sustainability; Energy production; Clean energy. I. INTRODUÇÃO O consumo de energia caracteriza-se como um espelho econômico do País. As nações, com o aumento de sua economia, demandam maior quantidade de energia para suprir a necessidade de ascensão. O Brasil possui uma matriz elétrica que provém, majoritariamente, de fontes renováveis – cerca de 74,6%. As explicações para estes altos valores são a vasta oferta de água e o relevo de planalto. De toda esta energia elétrica renovável, cerca de 65,2% são provenientes de hidroelétricas. As fontes renováveis caracterizam-se como uma produção de energia que não agride o meio ambiente e possuem um retorno à natureza. Quanto às fontes não renováveis, o potencial de produção energética não regressa após o uso ou demora centenas de anos para retornar a sua forma original na natureza e, muitas vezes, causam problemas ambientais em seu descarte. Mesmo com o aumento da eficiência energética dos vários setores econômicos, é necessária uma postura enérgica para solucionar o grave problema futuro. Todas as formas de produção de energia limpas e renováveis são importantes no cenário nacional e, neste contexto de aumento da eficiência energética e busca por novas fontes de energia limpa e renovável, a energia solar fotovoltaica ganha espaço em todo o mundo, pois acaba se tratando de uma energia ‘infinita’, com baixo custo de operação e manutenção, que pode ser instalada em qualquer lugar que receba luz solar. A energia solar fotovoltaica apresenta valores insignificantes na matriz energética nacional (0,003% do total em 2014); no entanto, o Brasil é um dos países com a maior incidência de insolação do mundo. A busca por novas fontes de energia limpa e o maior aproveitamento das tecnologias já existentes caracterizam-se como os grandes desafios dos próximos anos. Neste contexto, a energia solar fotovoltaica ganha espaço em todo o mundo com a possibilidade de qualquer casa gerar sua eletricidade de forma autônoma e limpa, pois isto desperta o interesse de moradores e empreendedores, que vêm na produção energética uma forma de investimento [1]. Este estudo é dedicado a esse tema, apresentando um exemplo da viabilidade do uso da energia solar. Seu objetivo geral é estudar fontes renováveis de energia, em particular a solar fotovoltaica, e o objetivo específico é investigar poder energético, custos, viabilidade econômica e período de retorno do capital investido na produção de energia elétrica por células fotovoltaicas num edifício residencial em São Paulo. © 2017 SHEWC XVII Safety, Health and Environment World Congress 55 July 09-12, 2017, Vila Real, PORTUGAL DOI 10.14684/SHEWC.17.2017.55-60

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Energia Solar – Célula Fotovoltaica Solar Energy – Photovoltaic Cell

Terezinha Jocelen Masson Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana

Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected]

Leila Figueiredo de Miranda Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana

Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected]

Francisco Siqueira Sebastianelli Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana

Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected]

Antonio Hortêncio Munhoz Jr. Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana

Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected]

Gilberto Teixeira da Silva Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana

Mackenzie-UPM, São Paulo, SP, Brasil [email protected]

Abstract — National demand for electricity continues to grow considerably, but clean and sustainable electricity supply does not grow so fast. The search for increased energy production and new, clean and renewable sources is a worldwide challenge, as much as reducing environmental problems – e.g., greenhouse effect. The possibility of clean, solar electricity generation by photovoltaic cells is sustainable and relatively low cost. Therefore, photovoltaic panels attract interests of specific investors in technology development. In the construction of photovoltaic cells there are silicon wafers containing impurities (e.g., boron and phosphorus) – such as to ensure to photovoltaic effect optimal operation or higher electricity production from solar energy. The study examines the replacement of conventional energy systems by photovoltaic systems, such as to meet the needs of residential building common areas – particularly in the city of São Paulo. Despite photovoltaic installation bearing many energy and financial constraints, it is financially viable in the medium term.

Keywords—Photovoltaic cells; Sustainability; Energy production; Clean energy.

I. INTRODUÇÃO

O consumo de energia caracteriza-se como um espelho econômico do País. As nações, com o aumento de sua economia, demandam maior quantidade de energia para suprir a necessidade de ascensão. O Brasil possui uma matriz elétrica que provém, majoritariamente, de fontes renováveis – cerca de 74,6%. As explicações para estes altos valores são a vasta oferta de água e o relevo de planalto. De toda esta energia elétrica renovável, cerca de 65,2% são provenientes de hidroelétricas. As fontes renováveis caracterizam-se como uma produção de energia que não agride o meio ambiente e possuem um retorno à natureza.

Quanto às fontes não renováveis, o potencial de produção energética não regressa após o uso ou demora centenas de

anos para retornar a sua forma original na natureza e, muitas vezes, causam problemas ambientais em seu descarte.

Mesmo com o aumento da eficiência energética dos vários setores econômicos, é necessária uma postura enérgica para solucionar o grave problema futuro. Todas as formas de produção de energia limpas e renováveis são importantes no cenário nacional e, neste contexto de aumento da eficiência energética e busca por novas fontes de energia limpa e renovável, a energia solar fotovoltaica ganha espaço em todo o mundo, pois acaba se tratando de uma energia ‘infinita’, com baixo custo de operação e manutenção, que pode ser instalada em qualquer lugar que receba luz solar.

A energia solar fotovoltaica apresenta valores insignificantes na matriz energética nacional (0,003% do total em 2014); no entanto, o Brasil é um dos países com a maior incidência de insolação do mundo. A busca por novas fontes de energia limpa e o maior aproveitamento das tecnologias já existentes caracterizam-se como os grandes desafios dos próximos anos. Neste contexto, a energia solar fotovoltaica ganha espaço em todo o mundo com a possibilidade de qualquer casa gerar sua eletricidade de forma autônoma e limpa, pois isto desperta o interesse de moradores e empreendedores, que vêm na produção energética uma forma de investimento [1].

Este estudo é dedicado a esse tema, apresentando um exemplo da viabilidade do uso da energia solar. Seu objetivo geral é estudar fontes renováveis de energia, em particular a solar fotovoltaica, e o objetivo específico é investigar poder energético, custos, viabilidade econômica e período de retorno do capital investido na produção de energia elétrica por células fotovoltaicas num edifício residencial em São Paulo.

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II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A. Energia Limpa - Sustentabilidade

A sustentabilidade começou a ser tratada no Brasil naConferência sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento (ECO) realizada no Rio de Janeiro em 1992. Entre os anos de 1972 e 1992, o conceito de sustentabilidade no Brasil ainda era pouco difundido. Atualmente, não há como realizar obra ou instalação sem definir suas práticas de sustentabilidade.

As energias renováveis, que não causam poluição ao meio ambiente pela emissão de substâncias tóxicas, são chamadas de energias limpas e incluem as energias solar, de biomassa, eólica, geotérmica, maremotriz e hidráulica [2]. Todas estas energias geram problemas ambientais; no entanto, algumas removem do ambiente parte da poluição por elas gerada.

B. Energia Solar Fotovoltaica

A utilização da energia solar fotovoltaica é ainda poucoexpressiva quando comparada com outras. Em 2007, a potência total instalada de energia solar fotovoltaica em todo o mundo era de cerca de 7,8 mil MW, valor este que correspondia a aproximadamente 50% da capacidade instalada da usina hidrelétrica de Itaipu, que produz 14 mil MW [3]. Estes valores aumentaram nos últimos anos e, no final de 2009, a potência instalada era de 23 mil MW – e 135 mil MW no final do ano de 2013 [4].

A energia solar fotovoltaica é um dos exemplos de energia limpa e sustentável. As células fotovoltaicas captam a energia solar e a transformam em eletricidade, o que causa grande interesse, pois o morador pode produzir sua energia de forma distribuída no local do consumo, isentando-se de taxas de distribuição e de aumento do preço da eletricidade, e os empreendedores vêm este mercado com um grande potencial de negócios.

A produção de energia elétrica por células fotovoltaicas está crescendo a cada ano em todo o mundo. Em 2007, a potência total instalada era de cerca de 7,8 mil MW; no final do ano de 2009, era da ordem de 23 mil MW e em 2013 era de 135 mil MW. Estudos projetam que no ano de 2050 aproximadamente 25% de toda a matriz elétrica mundial seja proveniente da energia solar fotovoltaica. A título de análise, em 2014 apenas cerca de 1,1% da matriz elétrica mundial era de energia solar [1].

Atualmente, há inúmeros problemas na instalação desta tecnologia e os custos para sua obtenção são elevados, já que a maioria dos produtos é importada.

A instalação fotovoltaica numa residência possui algumas particularidades, principalmente nos marcadores de energia elétrica, pois estes trabalham de forma bidirecional. Quando o consumo da residência for maior do que a produção energética, o relógio gira em um sentido e a rede elétrica supre a demanda por energia naquele instante. Quando a produção elétrica supera o consumo interno, a residência envia seu excedente energético á rede elétrica e, com isto, o marcador

gira no sentido oposto ao anterior. No final do mês, ou o morador pagará ou ficará com crédito da diferença entre consumo e produção [5].

No ano de 2014, o Brasil produziu 18,72 GWh em energia fotovoltaica e o resto do mundo produziu cerca de 261.602GWh. A título de análise, o número brasileiro corresponde aproximadamente a 0,0072% de toda a produção mundial. A razão para explicar estes valores é que o País possui um potencial hidrelétrico considerável, graças à grande quantidade de água e a seu relevo, propícios para a geração de hidroeletricidade (65,2%). Com estes valores, o Brasil se limita na busca por novas fontes de energia e incentivos para aumentar a produção de outras energias renováveis.

Segundo Tolmasquim [6], “É necessário ter um conjunto de fontes na composição da matriz. A diversificação permite garantir a segurança do abastecimento e o menor impacto ao meio ambiente”. Neste contexto. é necessário investir nas pesquisas para encontrar diversificação da matriz energética. Hoje o Brasil depende essencialmente da eletricidade provinda das hidrelétricas para suprir seu consumo e esta dependência causa problemas sérios para a economia, pois um problema climático pode ocasionar anos de retração econômica. Isto ocorreu recentemente, principalmente no ano de 2014, devido a uma sequência de anos secos com período de retorno estimado em mais de 100 anos, tendo gerado conseqüências desastrosas para a sociedade e a economia. Assim, outras fontes de energia limpa e renovável ora começam a ganhar espaço no cenário nacional.

C. Células Fotoelétrica ou Fotovoltaicas

Células fotoelétricas ou fotovoltaicas são dispositivoscapazes de transformar a energia luminosa, proveniente do Sol ou de outra fonte de luz, em energia elétrica. Uma célula fotoelétrica pode funcionar como geradora de energia elétrica a partir da luz, ou como um sensor capaz de medir a intensidade luminosa. Por não gerar nenhum tipo de resíduo, a célula solar é considerada uma forma de produção de energia limpa, sendo objeto de estudos em diversos centros de pesquisa, por todo o mundo. A luz solar produz até 1.000 Watts de energia por metro quadrado, o que representa um enorme potencial energético [7].

O conjunto de células fotoelétricas denomina-se painel fotovoltaico e sua utilização é bastante comum em lugares afastados da rede elétrica convencional, como mostra a Fotografia 1. Existem painéis de várias potências e tensões diferentes para as mais diversas utilizações.

Somente na década de 1950 é que a primeira célula solar fotovoltaica de semicondutor de silício foi fabricada, pelos cientistas dos laboratórios da Bell Telephones, nos Estados Unidos, e a sua aplicação, inicialmente, ocorreu na geração de eletricidade nos satélites espaciais americanos. Já na década de 1970, devido à crise do petróleo, os módulos de células fotovoltaicas tiveram sua expansão global em escala comercial para a geração de energia elétrica [1] [9].

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Fotografia 1 - Placas para captação de energia solar (Fonte: [8]

A baixa eficiência nas conversões de energia é um dos principais problemas para a produção de eletricidade por células fotovoltaicas, o que gera uma necessidade de grandes áreas de painéis para viabilizar economicamente um empreendimento. Neste contexto, o incentivo do governo é imprescindível para se alcançar resultados favoráveis [9].

III. ESTUDO DE CASO

O estudo de caso contemplou uma análise da implantação de células fotovoltaicas na cobertura de um prédio residencial na cidade de São Paulo, para atender suas áreas comuns (elevadores, halls, área de serviço e guarita).

O Edifício possui 14 andares, sendo um o térreo e outro a garagem, dois elevadores sociais e um de serviço, uma guarita e uma área de serviço para os funcionários, estando localizado na Rua Lisboa, 225, bairro de Pinheiros, São Paulo. Na sua lateral direita, localiza-se um estacionamento de carros. Ao seu lado esquerdo, fica um prédio de oito andares. Em toda a rua, há apenas um prédio de estatura maior do que a do Edifício tratado, a aproximadamente 100 metros de distância. Em termos de consumo energético do Edifício, contempla-se o gasto com energia no período de abril de 2015 a abril de 2016, obtendo-se a média de 3552 kWh/mês. Nesse período, o consumo médio mensal foi de 3552kWh.

A. Características da Instalação Para efetuar todos os cálculos sobre a produção de energia

fotovoltaica, não foi retirada a taxa mínima de conexão com a rede. Todos os cálculos contemplaram um consumo mensal médio de 3552 kWh, utilizando o valor padrão de irradiância de 1000 W/m², a massa de ar AM 1,5, a irradiância média recebida 4,64 kWh/(m²*dia) no município de São Paulo (NASA, 2016). Para atender a potência instalada, será usando o painel fotovoltaico da Canadian Solar com potência de 255 Wp, com uma quantidade calculada de 122 módulos. A Tabela I apresenta as informações técnicas do painel estudado.

B. Orçamento da instalação

O orçamento, realizado pela empresa Canadian Solar, foi em torno de R$1.069,00 (Fonte: [12]). Suas etapas são relatadas resumidamente a seguir.

Tabela I: Informações técnicas do painel utilizado

Especificações Técnica do Painel Solar Fotovoltaico Canadian CSI CS6P – 255P

Rendimento (%) 15,85 Máxima Potência (Pm) 255 W Voltagem de Máxima Potência (Vm) 30,2 V Corrente de Máxima Potência (Im) 8,43 A Voltagem de Circuito Aberto (Voc) 37,4 V Corrente de Curto-Circuito (Isc) 9,0A Voltagem Máxima do Sistema 1000 V Coeficiente de Temperatura da Potência -0,43%/oC Coeficiente de Temperatura da Corrente (Isc) 0,065%/oC Coeficiente de Temperatura da Voltagem (Voc) -0,34%/oC Temperatura Nominal de Operação de Célula (45 oC

Características Físicas do Painel Dimensões (1638 x 982 x 40)mm Número de Célula e Tipo 60, Silício Policristalino Peso do Módulo 18,0 kgf Vidro, Tipo e Espessura Alta transmissividade, Baixo

Ferro, Vidro temperado *STC/CPT: Irradiação de 1000 W/m2, Espectro de Massa de Ar 1,5 e Temperatura de Célula de 25oC

a) Escolha do Inversor: O inversor possui inúmeras funções dentro de uma instalação fotovoltaica conectada à rede [11]. Para a escolha do inversor, deve-se calcular o fator de dimensionamento do inversor (FDI) pela Equação.(1), sendo PNca (W) a potência nominal em corrente alternada do inversor e PFV (Wp) a potência de pico do painel fotovoltaico.

0,89 Wp 30879W 276000

FvPNcaP

FDI === (1)

Os valores de FDI recomendados pelos fabricantes situam-se entre 0,75 e 0,85, enquanto o limite superior máximo é de 1,05 [9]. O valor de FDI é apresentado com a escolha dos painéis fotovoltaico e inversor de acordo com a Equação (1). O conjunto possui valor superior ao recomendado pelos fabricantes, no entanto é um valor inferior ao limite máximo para instalação. O inversor adotado foi de Marca/Modelo ABB TRIO-27.6-TL-OUTD-S2X. Os valores característicos calculados estão na Tabela II.

Tabela II: Características do Inversor utilizado

Eficiência 98,20 % Tensão máxima de entrada (Vmax, abs) 1000 V Tensão início de entrada 360 V Tensão de operação 0,7 x Vstart..... 950 V Potência máxima de Entrada 28600 W Potência máxima com SPPT 16000 W Tensão mínima com SPPT 500 V Tensão máxima com SPPT 800 V Quantidade de entrada independente para SPPT

2

Máxima corrente 64 A (32 A com MPPT) Saída em CA

Potência Nominal 27600 W Potência máxima de saída 30000 W Tensão maxima 950,0 V Intensidade máxima 64,0 A Voltagem minima 500 V Voltagem maxima 800 V

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b) Quantidade de Módulos em Série: De acordo com Macedo (2006) [11] o cálculo da quantidade de módulos fotovoltaicos conectados em série deve considerar a menor temperatura média do mês mais frio (13°C). Quando a temperatura do ar for de 20°C, a placa fotovoltaica trabalhará a 45°C (NOCT-Normal Operation Cell Temperature). O número de módulos em série calculado e considerado foi de 25 módulos.

c) Corrente Máxima Contínua do Inversor: A corrente Máxima Contínua do Inversor não deve ultrapassar o limite da corrente elétrica do inversor, medindo-se a quantidade máxima de conjuntos conectados em paralelo que o inversor suporta. Foram calculados 3 conjuntos em paralelo.

d) Distância Entre as Fileiras: Deve-se evitar o sombreamento. Para isso, calculou-se a distância entre placas – fator primordial para garantir a maior produção de energia elétrica [1]. O sombreamento indevido por módulos vizinhos causa uma redução significativa de energia e pode causar danos aos equipamentos. O Esquema 1 apresenta a disposição das placas fotovoltaicas. A distância de instalação entre uma placa e outra será de 2,26m para não haver interferência entre elas.

Esquema 1 – Disposição das placas fotovoltaicas. (Fonte: [13])

e) Disposição os módulos fotovoltaicos: No projeto, foram necessários 122 painéis solares e um inversor de carga (corrente continua para corrente alternada). O inversor escolhido possui duas entradas independentes e uma tensão máxima de entrada de 800 V com faixa de tensão de operador MPPT (dispositivos seguidores de potência máxima).

Esquema 2 – Disposição dos módulos fotovoltaicos e caminho da energia até o medidor de energia fotovoltaico.

Os cálculos resultaram um limite de três conjuntos em paralelo – 25 módulos em série por conjunto. Uma das entradas deverá ter três conjuntos paralelos, cada um com 25 módulos fotovoltaicos em série (total: 75 módulos). A outra entrada terá dois conjuntos paralelos, cada um com 23 módulos, mais um em série com os dois conjuntos em paralelo, totalizando os

122 módulos necessários. O Esquema 2 exemplifica como será a instalação do projeto, desde a produção de energia elétrica em corrente contínua até o medidor de energia fotovoltaica.

O Esquema 3 apresenta o destino da energia após passar pelo medidor da energia produzida até o consumo da residência – ou até ser lançado na rede elétrica como crédito.

Esquema 3 – Destino da energia produzida após a passagem pelo marcador.

IV. RESULTADOS E DISCUSSÃO O projeto utilizou 122 módulos de 255 Wp, totalizando

uma potência inicial instalada de 31,11 kWp. O fabricante disponibilizou a redução da potência da placa com o aumento da temperatura de operação. Este valor é de -0,34%/°C.

Este decréscimo da potência instalada está vinculado à temperatura padrão de teste (25°C). O rendimento do inversor adotado foi de 98,2%, informação dada pelo fabricante, com energia anual produzida de 41617,91 kWh e mensal de 3.469,15 para uma a irradiância média é de 4,64 kWh/m2/dia.

O fator de capacidade anual foi calculado pela Equação (2), sendo FC (%) o Fator de Capacidade da instalação; Eano (kWh) a Energia Produzida por todo o sistema em um ano, e Pn (kWp) a Potência Nominal do sistema.

15,39% x100 365x24x30,879

41.618 x100 dias365horasx24xnP

anoECF ===

Os valores esperados estão na faixa de 15% a 20%, dependendo da região da instalação [11]. A instalação proposta localiza-se neste intervalo apresentado; portanto, trata-se de um valor coerente comparado com o intervalo proposto.

V. CUSTOS E VIABILIDADE FINANCEIRA No presente projeto, são utilizados 122 módulos

fotovoltaicos (unitário de R$ 1.069,00) num total de R$ 130.418,00. O valor do inversor e do frete é de € 4.276,00, num total de R$ 17.093,31. Como se trata de uma importação, considerando-se os impostos, o custo do produto resulta R$ 23.375,10. A estrutura de fixação dos painéis foi orçada em R$ 25.000,00 (vinte e cinco mil reais), conforme orçamento da Sonnen Energia Ltda – EPP. Para efetuar todos os cálculos de custos e viabilidade econômica, deve-se considerar o valor de mão de obra, que é orçado em aproximadamente 20% dos valores dos módulos, inversores e estrutura.

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A Tabela III apresenta os valores utilizados para a projeção do custo com instalação e mão de obra.

Tabela III: Custo de investimento em sistemas fotovoltaicos – Referência internacional (US$/Wp) (Fonte: [14])

Potência Painéis Inversores Instalação & Montagem

TOTAL

Residencial (4-6kWp) 2,23 0,57 0,70 3,50

Residencial (8-10kWp) 2,02 0,50 0,63 3,15

Comercial (100kWp) 1,74 0,42 0,54 2,70

Industrial ( 1.000kWp) 1,60 0,30 0,48 2,38

Os módulos e os inversores possuem alguns protetores contra altas correntes, tensões e qualquer anomalia no funcionamento. Então foram considerados com mais 5% do custo dos valores de módulos, inversor e estrutura.

O custo dos projetos é de 10% do valor total da obra, ou seja, o somatório do custo dos módulos, inversor, estrutura, mão de obra e proteção da instalação.

A Tabela IV apresenta um resumo do custo total para a instalação do sistema fotovoltaico estudado.

Tabela IV: Orçamento para instalação do Sistema Voltaico

O custo de manutenção e operação de um sistema fotovoltaico é cerca de 1% do valor inicial da obra ([5], p. 48). No projeto, não foram consideradas as taxas para utilização da rede elétrica.

Ao efetuar os cálculos do custo da energia, obteve-se um valor de R$0,5817 por kWh, conforme a Equação (3). O valor cobrado pela Eletropaulo no mês abril de 2016 foi de aproximadamente R$0,59 por kWh.

Numa análise simplista dos custos de energia, utilizar a energia oferecida pela Eletropaulo pode parecer a melhor

decisão, pois se trata de um custo equivalente ao do sistema fotovoltaico e o investimento para uma ligação na rede elétrica é pequeno; mas, considerando-se a elevação natural dos custos da energia distribuída pela concessionária no decorrer do tempo, o custo se justifica.

A Tabela V apresenta esta projeção do custo de energia no período de 20 anos, mesmo período utilizado para o cálculo do custo da energia pelos módulos fotovoltaicos (considerando-se, a título de cálculo, um aumento da energia equivalente a inflação de 7% ao ano). A energia do sistema permanece constante, devido à irradiação durante o ano.

As duas últimas colunas da Tabela 5 apresentam os valores economizados com a instalação do Sistema no Edifício. A última coluna trata do valor acumulado com a instalação de um sistema fotovoltaico de 2016 até 2036.

Tabela V: Economia do período e acumulada em 20 anos

Ano Custo da Energia Elétrica

(R$)

Energia Produzida

no Ano

Inflação: 7%

Economia Acumulada

(R$) Economia Anual (R$)

2016 0,591726 41.617,91 24.626,40 24.626,40 2017 0,633147 41.617,91 26.350,25 50.976,65 2018 0,677467 41.617,91 28.194,76 79.171,41 2019 0,724890 41.617,91 30.168,40 109.339,81 2020 0,775632 41.617,91 31.280,19 141.619,99 2021 0,829926 41.617,91 34.539,80 176.159,79 2022 0,888021 41.617,91 36.957,58 213.117,38 2023 0,950183 41.617,91 39.544,62 252.661,99 2024 1,016696 41.617,91 42.312,74 294.974,73 2025 1,087864 41.617,91 45.274,63 340.249,36 2026 1,164015 41.617,91 48.443,85 388.693,21 2027 1,245496 41.617,91 51.834,92 440.528,14 2028 1,332680 41.617,91 55.463,37 495.991,51 2029 1,425968 41.617,91 59.345,80 555.337,31 2030 1,525786 41.617,91 63.500,01 618.837,32 2031 1,632591 41.617,91 67.945,01 686.782,33 2032 1,746872 41.617,91 72.701,16 759.483,50 2033 1,869153 41.617,91 77.790,24 837.273,74 2034 1,999994 41.617,91 83.235,56 920.509,30 2035 2,139994 41.617,91 89.062,05 1.009.571,35 2036 2,289793 41.617,91 95.296,39 1.104.867,74

Se a projeção de acréscimo da energia elétrica se consolidar, o período de retorno da instalação será no final do ano de 2023.

VI. CONCLUSÃO

No presente trabalho, foi analisado o investimento inicial para implantação de um sistema fotovoltaico, a energia gerada e, principalmente, o período de retorno do capital investido.

O capital inicial resulta R$ 245.840,51(duzentos e quarenta e cinco mil, oitocentos e quarenta reais e cinquenta e um centavos) para a implantação de um sistema fotovoltaico num edifício residencial, em São Paulo, composto por 44 apartamentos. Então, cada morador teria que investir um total de R$5.587,28 para instalar o Sistema, o que pode reduzir consideravelmente o valor da conta de luz, restando apenas a

Quantidade Unitário Investimento (R$)

Módulos Fotovoltaicos 122 1.069,10 130.418,00

Inversor 1 23.375,10 23.275,10

Estrutura (*) 1 25.000,00 25.000,00 Mão de Obra de instalação/ montagem

20% de R$178.793,10 35.758,61

Proteção da Instalação 5% de

R$178.793,10 8.939,66

Custos de Projetos 10% de R$223.491,38 22.349,14

Total 245.840,51

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taxa de ligação com a rede e possíveis meses com um consumo superior ao projetado.

Se os valores que podem ser economizados na instalação do Sistema Fotovoltaíco, projetados para o período de 2016 a 2036, se consolidarem, o período de retorno do investimento terminará no final do ano de 2023.

O valor de economia acumulado ao final de 2023 será de R$ 252.661,99, superando assim o investimento inicial. Trata-se de um sistema com um período de retorno do capital de oito anos, portanto de médio prazo. A partir daquele momento, a instalação irá gerar eletricidade para o edifício com custos baixos. No período estudado, de 20 anos, o valor total acumulado será de R$ 1.104.867,74, um bom investimento em relação ao capital investido de R$ 245.840,51.

A instalação ficará na cobertura do prédio. Com isso, para colocar a eletricidade na rede elétrica, basta descer 11 andares até a conexão com a rede.

A possibilidade de pagar a conta de eletricidade com a própria energia produzida gera interesse em todos os consumidores, com isenção de tarifas e impostos e, principalmente, redução de perdas na transmissão. A instalação fotovoltaica no Edifício caracteriza-se como rentável a todos os moradores. Trata-se de uma obra ousada pela localidade, onde, devido à quantidade de prédios da cidade de São Paulo a oferta por energia solar é interrompida a qualquer momento.

O edifício estudado não possui prédios ao redor para obstruir a passagem da luz solar. Assim, esta é uma instalação cujo exemplo pode ser considerado por outros edifícios que vejam possibilidade de ter este tipo de geração compartilhada.

As questões ambientais caracterizam-se como um dos grandes pilares nas discussões sobre o futuro da humanidade. Estudar os limites, os problemas gerados com a poluição lançada e as consequências dos desmatamentos são motivos de reflexão e busca para inúmeros países e profissionais. Devido aos problemas ambientais atuais, estudos e pesquisas sobre sustentabilidade estão em pauta no cenário mundial. A busca por novas fontes e o aumento da eficiência das energias limpas existentes são os grandes desafios a serem enfrentados nos próximos anos. Assim, pesquisas com esta devem ser realizadas para possibilitar novas fontes de energia limpa, abundantes e renováveis para se chegar à sustentabilidade energética.

Apesar de a energia solar fotovoltaica ainda ser um tipo de origem de energia pouco expressivo, comparada com outras fontes, principalmente no Brasil, não causa poluição por emissão de substâncias tóxicas e é considerada energia limpa.

O crescimento da produção de energia elétrica provinda de células fotovoltaicas torna-a a principal alternativa para solucionar o problema dos empreendedores com o objetivo de minimizar custos.

No caso dos moradores de vilarejos isolados, a implantação de células fotovoltaicas é relativamente barata comparada com os custos de linhas de transmissão. No entanto, a implantação desta tecnologia em locais onde existe oferta por energia (grid tie) ainda é relativamente cara.

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