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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

http://www.docente.ufrn.br/caroline.medeiros

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


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

http://www.docente.ufrn.br/caroline.medeiros

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


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


29

O software do CCK possui interface conforme mostra Figura 12.

Figura 12 – Software CCK


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


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


Gráfico 2 – Consumos mensais estimados pelos setores do Prédio do CT


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


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


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


40

Figura 18 – Medida da largura para o cálculo da área da cobertura


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


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


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.


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


Tabela 7 – Tabela técnica, onde é feito o estudo da Performance do sistema


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


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$


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


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


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

REFERÊNCIAS

ABINEE. Propostas para Inserção da Energia Solar Fotovoltaica na Matriz Elétrica Brasileira.

Disponível em <http://www.abinee.org.br/informac/arquivos/profotov.pdf> Acesso em 14 de

Dezembro de 2016.

ABNT NBR 10899. Energia solar fotovoltaica – Terminologia, segunda edição em 04 de

novembro de 2013a. Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br>

Acesso em 7 de fevereiro de 2017.

BOFF, LEONARDO. Sustentabilidade: tentativa de definição. Disponível em

<https://leonardoboff.wordpress.com/2012/01/15/sustentabilidade-tentativa-de-definicao/>

Acesso em 9 de Novembro de 2016.

CCK. Disponível em <http://www.cck.com.br/> Acesso em 19 de Dezembro de 2016.

ENER BRASIL. Disponível em <http://www.enerbrasil.com.br/produtos> Acesso em 16 de

Fevereiro de 2017.

FERREIRA, M. J. G. Inserção da energia solar fotovoltaica no Brasil. São Paulo, Brasil:

Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Energia, USP, 1993.

Guia Prático Philips Iluminação - Serviço Philips de Orientação Técnica.– Disponível em

<http://www.ceap.br/material/MAT25102012201415.pdf> Acesso em 16 de Janeiro de 2017.

LOPEZ, RICARDO – Energia Solar para Produção de Eletricidade, 2012.

MOREIRA, V. A. - Iluminação Elétrica. 1ª Ed, São Paulo, Ed. Edgard Blucher Ltda, 1999.

PALETTA, FANCISCO e GOLDEMBERG, JOSÉ – Energias Renováveis – Série energia e

sustentabilidade, 2012.

PINTO, Jânio Madson. Projeto De Substituição de Lâmpadas Convencionais Por Lâmpadas

de LED no Setor IV Da UFRN: Limites e Possibilidades, 2015.

http://www.aneel.gov.br/

http://www.cck.com.br/

55

RELATÓRIO BRUNDLAND, ONU (1987). Disponível em

<http://www.temposdegestao.com/conceito-de/conceito-de-sustentabilidade> Acesso em 9 de

Novembro de 2016.

RETSCREEN 4 - Clean Energy Management Software system for energy efficiency.

Disponível para download em <http://www.nrcan.gc.ca/energy/software-tools/7465> Acesso

em 12 de Janeiro de 2017.

RIBEIRO, Luiz Arthur. Projeto Básico de Geração Fotovoltaica para as Instalações do Setor

de Aulas IV do Centro de Tecnologia da UFRN, 2016.

RICARDO ELETRO. Disponível em <http://www.ricardoeletro.com.br/Produto/Luminaria-

de-Led-Teto-Curta-Aplikled-Bivolt-Luz-Branca-17W-5000K-Osram/1085-1123-1130-

568322> Acesso em 10 de Janeiro 2017.

RICHARDS ENERGY GROUP INC. disponível em <http://richardsenergy.com/lighting-

retrofit-photos-2>

SILVA, DIEGO MELO. Retrofit com iluminação LED aplicada à indústria: Estudo de caso,

2015.

SUNEARTHTOOLS. Disponível em <http://www.sunearthtools.com> Acesso em 23 de

Novembro de 2016.

http://www.nrcan.gc.ca/energy/software-tools/7465

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