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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

CAIO GIRARDI NUNES

ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA DE IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA

DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ATRAVÉS DE PAINÉIS

FOTOVOLTAICOS EM UMA EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL

TUBARÃO

2020

CAIO GIRARDI NUNES




Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

ao Curso de Engenharia Civil da Universidade

do Sul de Santa Catarina como requisito

parcial à obtenção do título de Engenheiro

Civil.

Orientador: Prof.º Gil Félix Madalena.

TUBARÃO

2020

CAIO GIRARDI NUNES




Este Trabalho de Conclusão de Curso foi

julgado adequado à obtenção do título de

Engenheiro Civil e aprovado em sua forma

final pelo Curso de Engenharia Civil da

Universidade do Sul de Santa Catarina.

Tubarão, 07 de agosto de 2020.

______________________________________________________

Professor e orientador Gil Félix Madalena, Esp.

Universidade do Sul de Santa Catarina

______________________________________________________

Prof. Lucimara Aparecida Schambeck Andrade


______________________________________________________

Rangel Pereira dos Santos


Dedico essa monografia primeiramente à Deus

por ter me dado forças e saúde para concluir

esta etapa da minha vida, aos meus pais, meu

irmão e minha namorada, que sempre me

motivaram nessa caminhada, minha eterna

gratidão.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, por toda oportunidade e sucesso concebido a

mim. Entre as batalhas e glórias está a conclusão desta graduação.

Aos meus pais, Antonio Nunes e Valdete de Fátima Girardi Nunes, por todo

apoio, incentivo e todas as facilidades que deram para mim neste tempo e em toda minha

vida.

Ao meu irmão mais velho, Cassio Girardi Nunes, já graduado em Administração,

por todo exemplo que me deu e todo apoio para concluir esta fase.

A minha namorada, Marielen Benedet Luciano, já graduada em Engenharia Civil,

também na Unisul, onde fez várias disciplinas comigo. Sempre ajudando um ao outro e por

esses e muitos motivos sempre me ajudou muito e nunca mediu esforços para ver meu sucesso

e minha felicidade.

Ao professor Rangel Pereira que me orientou no início da construção dessa

monografia.

Ao meu orientador Gil Félix Madalena que deu continuidade e foi muito

importante para conclusão desta monografia.

A coordenadora do curso de Engenharia Civil da Unisul, Professora Lucimara

Aparecida Schambeck Andrade, que foi de extrema importância para meu sucesso na

graduação, se tornando, além disso, uma amiga significantemente em minha vida.

Aos meus animais de estimação, Cristal (filha) e Windy (irmã), que sempre me

acompanharam e me deram alegria.

A todos os familiares, amigos e colegas que contribuíram em minha vida

acadêmica e fizeram parte desta monografia.

“A persistência é o caminho do êxito.” (Charles Chaplin).

RESUMO

Devido ao constante crescimento da população e a necessidade de estudos na área de

eficiência energética e qualidade de energia, os meios sustentáveis se tornaram alternativas

propostas para geração de energia, entre elas a energia solar fotovoltaica. O trabalho em

questão tem por finalidade analisar a viabilidade econômica do desenvolvimento de painéis

fotovoltaicos conectados à rede elétrica em uma edificação residencial. Por meio de análises

financeiras como Payback, TIR e VPL, é possível adquirir resultados necessários para a

identificação da viabilidade econômica da instalação desse sistema. Através dos estudos e

análises comparativas, os resultados obtidos foram claros e positivos sobre a geração de

energia solar fotovoltaica, com um tempo de retorno favorável em relação ao investimento, já

que o elemento principal para sua geração é o sol, uma fonte inesgotável da natureza.

Palavras-chave: Energia Solar Fotovoltaica. Payback. TIR. VPL. Viabilidade.

ABSTRACT

Due to the constant growth of the population and the need for studies in the area of energy

efficiency and energy quality, sustainable means have become proposed alternatives for

energy generation, including photovoltaic solar energy. The document has the purpose to

analyze the economic viability of developing photovoltaic panels connected to the electrical

network in a residential building. Through financial analyzes such as Payback, TIR and NPV,

it is possible to acquire the results necessary to identify the economic viability of installing

this system. Through comparative studies and analyzes, the results obtained were clear and

positive about the generation of photovoltaic solar energy, with a favorable return time in

relation to the investment, since the main element for its generation is the sun, an

inexhaustible source of nature.

Keywords: Photovoltaic solar energy. Payback. TIR. VLP. Viability.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Corte transversal de uma célula fotovoltaica ........................................................... 21

Figura 2 - Componentes de uma célula fotovoltaica ................................................................ 22

Figura 3 - Célula de Silício Monocristalino ............................................................................. 23

Figura 4 - Célula de Silício Policristalino ................................................................................ 23

Figura 5 - Célula de Silício Amorfo ......................................................................................... 24

Figura 6 - Representação de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica ..................... 26

Figura 7- Representação de um sistema fotovoltaico isolado ou autônomo ............................ 27

Figura 8 - Módulo fotovoltaico ................................................................................................ 28

Figura 9 - Localização geográfica da residência em estudo ..................................................... 34

Figura 10 - Fachada Frontal ..................................................................................................... 35

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 - Estimativa de geração de energia Empresa A em kWh ......................................... 37

Gráfico 2 - Estimativa de geração de energia Empresa B, em kWh ........................................ 38

Gráfico 3 - Fluxo de caixa Empresa A ..................................................................................... 41

Gráfico 4 - Fluxo de caixa Empresa B ..................................................................................... 43

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Levantamento do gasto energético .......................................................................... 35

Tabela 2 - Payback simples e descontado (Empresa A) ........................................................... 40

Tabela 3 - Payback simples e descontado (Empresas B) .......................................................... 42

Tabela 4 - Comparação entre as empresas A e B ..................................................................... 45

Tabela 5 - Comparação entre sistema convencional e sistema fotovoltaico ............................ 46

LISTA DE ABREVEATURAS E SIGLAS

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

ART – Anotação de Responsabilidades Técnica

CA – Corrente Alternada

CC – Corrente Contínua

CELESC – Centrais Elétricas de Santa Catarina

CREA – Conselho Regional de Engenharia e Agronomia

CRESESB – Centro de Referências para as Energias Solar e Eólica Sergio de S. Brito

FC – Fluxo de Caixa

ICMS – Impostos sobre Circulação de Mercadorias e Serviços

NBR – Norma Brasileira

PIS – Programa de Integração Social

SC – Santa Catarina

TIR – Taxa Interna de Retorno

TMA – Taxa Mínima de Atratividade

UNISUL – Universidade do Sul de Santa Catarina

VPL – Valor Presente Líquido

LISTA DE SÍMBOLOS

% – Porcentagem

kW – Kilo Watt

kWh – Kilo Watt hora

m² – Metro quadrado

mm – Milímetro

R$ – Reais

V – Volt

W – Watt

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 – Valor Presente Líquido ........................................................................................ 31

Equação 2 – Taxa Interna de Retorno ...................................................................................... 31

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 16

1.1 JUSTIFICATIVA ............................................................................................................ 16

1.2 OBJETIVO ...................................................................................................................... 17

1.2.1 Objetivo geral .............................................................................................................. 18

1.2.2 Objetivos específicos ................................................................................................... 18

2 REVISÃO DE LITERATURA ........................................................................................ 19

2.1 ENERGIA SUSTENTÁVEL ........................................................................................... 19

2.2 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA .......................................................................... 19

2.3 EFEITO FOTOVOLTAICO ............................................................................................ 20

2.4 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS ..................................................................................... 21

2.4.1 Silício Monocristalino ................................................................................................. 22

2.4.2 Silício Policristalino ..................................................................................................... 23

2.4.3 Silício Amorfo .............................................................................................................. 24

2.5 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS .................................................................................... 25

2.5.1 Sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica ..................................................... 25

2.5.2 Sistemas Isolados ou Autônomos ............................................................................... 26

2.5.3 Outros componentes .................................................................................................... 27

2.5.3.1 Módulos fotovoltaicos ................................................................................................ 27

2.5.3.2 Baterias ....................................................................................................................... 28

2.5.3.3 Inversores ................................................................................................................... 28

2.5.3.4 Reguladores de carga .................................................................................................. 29

2.5.4 Resolução 482/2012 (ANEEL) .................................................................................... 29

2.5.4.1 Regulação dos micros e mini geradores de energia de energia elétrica no Brasil ...... 29

2.6 VIABILIDADE ECONÔMICA ...................................................................................... 30

2.6.1 Payback ........................................................................................................................ 30

2.6.2 Valor Presente Líquido (VPL) ................................................................................... 31

2.6.3 Taxa Interna de Retorno (TIR).................................................................................. 31

3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 33

3.1 MÉTODOS DA PESQUISA ........................................................................................... 33

4 ESTUDO DE CASO ......................................................................................................... 34

4.1 APRESENTAÇÃO DO EMPREENDIMENTO ............................................................. 34

4.2 DADOS DO LOCAL EM ESTUDO ............................................................................... 34

4.3 GASTO DO CONSUMIDOR COM ENERGIA ELÉTRICA ......................................... 35

4.4 CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA FOTOVOLTAICO PROPOSTO ....................... 36

4.4.1 Empresa A .................................................................................................................... 36

4.4.2 Empresa B .................................................................................................................... 37

5 RESULTADOS E ANÁLISES......................................................................................... 39

5.1 SISTEMA FOTOVOLTAICO PROPOSTO ................................................................... 39

5.2 VIABILIDADE ECONÔMICA ...................................................................................... 39

5.2.1 Payback simples e descontado .................................................................................... 39

5.2.1.1 Payback simples e descontado – Empresa A .............................................................. 40

5.2.1.2 Payback simples e descontado – Empresa B .............................................................. 42

5.2.2 Valor Presente Líquido- VPL..................................................................................... 44

5.2.2.1 Valor presente líquido empresa A .............................................................................. 44

5.2.2.2 Valor presente líquido empresa B .............................................................................. 45

5.2.3 Taxa Interna de Retorno (TIR) – Empresa A e B .................................................... 45

5.2.4 Comparação entre as empresas A e B ....................................................................... 45

5.2.5 Comparação de custo entre o sistema fotovoltaico e o sistema convencional ........ 46

6 RESULTADOS ESPERADOS ........................................................................................ 47

7 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 48

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 49

16

1 INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, o ramo da construção civil vem buscando novos meios para a

diminuição dos impactos ambientais, visto que é um dos setores da economia que mais geram

resíduos, devido ao grande uso de recursos naturais. Hoje em dia, sustentabilidade é uma

alternativa necessária para minimizar a degradação ambiental, principalmente na área da

construção, onde já é possível encontrar diversas tecnologias e materiais disponíveis no

mercado para construções ecológicas, que utilizem técnicas construtivas diferente das

convencionais, respeitando, assim, os princípios da sustentabilidade.

Com o aumento considerável da população, faz-se necessário uma demanda maior

de geração de energia elétrica, tornando viável o investimento no desenvolvimento de

energias renováveis para reduzir os impactos ambientais, causados pelo alto consumo de

combustíveis fósseis utilizados como matéria-prima na produção de eletricidade.

Portanto, a energia solar fotovoltaica é uma opção acessível, pois é uma geração

de energia simples, sustentável e totalmente limpa, tendo como matéria-prima inesgotável a

luz do sol. Essa energia é produzida através da conversão da energia solar em eletricidade por

células fotovoltaicas.

A utilização da energia solar possui várias vantagens, como a economia na conta de

energia, a diminuição da demanda pela energia do sistema nacional, adiando assim,

a construção de novas barragens e usinas termelétricas e nucleares que geram

diversos impactos ambientais e por ser uma fonte de energia renovável e limpa, sem

produzir resíduos poluentes. (NASCIMENTO, 2004, p. 9).

Dessa forma a geração de energia elétrica através do efeito Fotovoltaico, será o

foco neste trabalho. Será realizada a verificação da viabilidade do estudo de caso de uma

residência, tendo como uma das justificativas sobre o estudo destes painéis fotovoltaicos. O

presente trabalho avalia o custo de implantação e o tempo de retorno do investimento que

estes painéis proporcionam.

1.1 JUSTIFICATIVA

Com o crescimento constante da população, o setor energético no Brasil vem

apresentando diversas transformações nos métodos utilizados para a geração de energia

elétrica. Visando diminuir os impactos ambientais causados e tendo como principal objetivo a

obtenção de energia elétrica de forma sustentável, algumas das fontes geradoras podem ser

17

encontradas com abundância na natureza, como a luz Sol, que é considerada uma fonte de

energia renovável.

A energia solar é a fonte de geração mais promissora para o futuro da

humanidade, além de ser limpa e sustentável. Estudos revelam que é possível economizar uma

quantia considerável em sua conta mensal de energia elétrica, além de se ter geração de

energia limpa, é a fonte renovável mais antiga disponível na Terra e totalmente natural. Na

atualidade, a utilização de energia solar é praticamente inesgotável e não gera poluição

térmica e química. Existem vários métodos capazes de aproveitar a energia solar e

transformá-la em energia elétrica, um deles é através de painéis fotovoltaicos.

O Brasil é considerado um país com grande capacidade geradora de energia solar.

Pode-se observar como o potencial disponível no Brasil é maior quando comparado

com países da Europa, onde a conversão fotovoltaica já é utilizada largamente. Além

do tamanho do país, observa-se que em todo o território brasileiro há disponibilidade

de irradiação solar equivalente ou melhor que nos países do sul da Europa e

superando países como, por exemplo. Alemanha, país com capacidade instalada

significativa de sistemas de geração fotovoltaica (MANUAL DE SISTEMAS

FOTOVOLTAICOS, 2014).

Já é possível ver incentivos para esse tipo de geração de energia, onde o

consumidor investe para se tornar um gerador, diminuindo drasticamente a sua conta de

energia.

Sendo assim, este trabalho visa analisar a viabilidade da implantação da geração

de energia fotovoltaica em uma residência, contribuindo para a sustentabilidade e causando

menor impacto ambiental no mundo.

Desta forma, definiu-se como problema central desta pesquisa: É

economicamente viável a implantação de sistema fotovoltaico em conjunto ao sistema

convencional de geração de energia elétrica em uma residência? Em estudo de caso

realizado no ano de 2020.

1.2 OBJETIVO

A seguir serão apresentados os objetivos gerais e específicos que foram adotados

para a realização deste trabalho.

18

1.2.1 Objetivo geral

O objetivo principal deste estudo é avaliar a viabilidade econômica da

implantação de um sistema de geração de energia elétrica por meio de painéis fotovoltaicos

em uma residência.

1.2.2 Objetivos específicos

a) Relatar o conceito de energia sustentável e seus benefícios;

b) Descrever o funcionamento do sistema fotovoltaico;

c) Analisar, matematicamente, os dados do consumo anual de energia elétrica de

uma residência, comparando com o sistema em estudo;

d) Comparar o método convencional de geração de energia com o método de

geração de energia solar fotovoltaica;

e) Apresentar viabilidade econômica do sistema de geração de energia solar

fotovoltaica e identificar o tempo de retorno de tal investimento através do

método de cálculo payback, valor presente líquido (VPL) e taxa interna de retorno

(TIR).

19

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 ENERGIA SUSTENTÁVEL

A revolução industrial trouxe mudanças significativas no processo de produção no

Brasil. Dentre todas, as principais foram o aumento da população e taxa de urbanização,

trazendo como maior consequência o aumento da demanda de energia elétrica

(NASCIMENTO, 2004).

Nos últimos anos, buscou-se atender essa demanda no aumento da energia elétrica

com a geração de energia de maneira eficiente e sustentável, satisfazendo não só a população,

mas também o meio ambiente. Causando assim, menor impacto ambiental que ocorre no

método de geração de energia utilizada na queima de combustíveis (NASCIMENTO, 2017).

Diversas empresas e habitações aderiram esta ideia de utilizar a geração de

energia sustentável, onde mostram os dados recentes de que o nosso país ocupa um lugar de

destaque na geração desta energia limpa, com cerca de 80% de sua matriz elétrica sendo

composta por energia renovável (EPE, 2012). Dessa forma, mostra-se que o país está em

constante evolução, buscando cada vez mais fontes de energia que agridam menos o meio

ambiente.

Ainda segundo o estudo de Nascimento, o Brasil possui imensa capacidade de

geração de energia fotovoltaica, possuindo níveis de irradiação maiores que países como

Alemanha, França e Espanha, onde esta fonte energética é popularmente conhecida

(NASCIMENTO, 2017).

2.2 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

A energia fotovoltaica é resultado da conversão de radiação solar em energia

elétrica. É obtida, segundo Braga (2008, p.2), “através da conversão da radiação solar em

eletricidade por intermédio de materiais semicondutores, esse fenômeno é conhecido como

efeito fotovoltaico”.

Completando esta informação, Galdino e Pinho (2014, p.50) afirmam que “A

energia solar fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade

(Efeito Fotovoltaico), sendo a célula fotovoltaica um dispositivo fabricado com material

semicondutor, a unidade fundamental desse processo de conversão”.

20

Esse efeito foi relatado pela primeira vez por Edmond Becquerel em 1839, onde o

mesmo observou a diferença de potencial nas extremidades de um material semicondutor

quando exposto à luz. Ou seja, no momento da interação da radiação solar com o material,

ocorre a liberação e movimentação de elétrons por este material, gerando assim a diferença de

potencial (NASCIMENTO, 2004).

Segundo Pinho e Galbino (2014 p. 54), afirmam que “em 1876 foi concebido o

primeiro aparato fotovoltaico advindo dos estudos da física do estado sólido e, apenas em

1956, iniciou-se a produção industrial, seguindo o crescimento da área de eletrônica”.

Inicialmente, o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica aconteceu por

empresas do setor de telecomunicações, pois havia a necessidade de fontes de energia que

oferecessem quantidade de energia necessária para a permanência no espaço por longos

períodos de tempo, que possuíssem menor custo e peso (CRESESB, 2004).

Com a crise mundial de energia, que ocorreu entre os anos de 1973/1974, renovou

e ampliou o interesse pelas novas fontes de geração de energia, fazendo com que não se

restringisse somente aos programas espaciais, mas também na utilização das células

fotovoltaicas no meio terrestre para suprir o funcionamento de energia (CRESESB, 2004).

No Brasil, segundo a Abinne (Associação Brasileira da Indústria Elétrica e

Eletrônica), em seu relatório publicado no ano de 2012 (Abinne, 2012), o ritmo de

crescimento da demanda é lento, devido a vários fatores, como por exemplo, o custo de

geração do sistema fotovoltaico que ainda não é competitivo, o investimento para instalações

residenciais é elevado e, finalmente, os consumidores têm pouco conhecimento sobre a fonte

fotovoltaica para a geração de energia elétrica.

2.3 EFEITO FOTOVOLTAICO

O sistema solar fotovoltaico deriva de vários componentes elétricos para seu

funcionamento. As células fotovoltaicas são produzidas com material semicondutor, ou seja,

material com valor condutividade entre isolantes e condutores (RÜTHER, 2004).

O semicondutor mais usado é o silício. Seus átomos se caracterizam por possuírem

quatro elétrons que se ligam aos vizinhos, formando uma rede cristalina. Ao

adicionarem-se átomos com cinco elétrons de ligação, como o fósforo, por exemplo,

haverá um elétron em excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará

“sobrando”, fracamente ligado a seu átomo de origem. Isto faz com que, com pouca

energia térmica, este elétron se livre, indo para a banda de condução. (CRESESB,

2008).

21

Figura 1 - Corte transversal de uma célula fotovoltaica

Fonte: TUTORIAL DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA, CRESESB (2012).

Sendo o silício o semicondutor mais comum em sistemas fotovoltaicos, o mesmo

possui pouca energia térmica, assim seu elétron que sobra na última camada de valência se

desliga facilmente de seu átomo de origem, sendo visto na figura acima.

2.4 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS

As células fotovoltaicas são responsáveis por absorver a energia vinda do sol e

transformá-la em energia elétrica, utilizando-se uma fina camada de óxido de silíco,

transparentes e com alta condutividade elétrica.

As primeiras células produzidas possuíam baixo rendimento, em torno de 2%, e

custavam em média US$ 600/W. Porém, atualmente já se podem encontrar células

com rendimento acima de 10%, podendo atingir 18% dependendo do material

utilizado e com custo médio de US$ 6,00/W, tendendo a diminuir cada vez mais.

(BRAGA, 2008, p. 20).

Para completar, de acordo com CRESESB, uma célula fotovoltaica, que é

considerado um dispositivo elétrico através do calor da radiação solar, desprende facilmente

os elétrons da última camada de valência do silício, convertendo em energia elétrica através

do efeito fotovoltaico (CRESESB, 2008).

22

Figura 2 - Componentes de uma célula fotovoltaica

Fonte: Pinho e Galdino (2014).

Conforme visto acima, o silício (Si) é o principal material na fabricação de células

fotovoltaicas e se constitui como o segundo elemento químico mais abundante na terra. Tem

sido explorado em diversas formas, como Monocristalino, Policristalino, Amorfo, dentre

outras, e são classificadas de acordo com seu material e suas características.

2.4.1 Silício Monocristalino

O silício Monocristalino (m-si) é obtido através um processo onde o monocristal é

fundido em um banho de silício a mais de 1420°C. A célula de silício Monocristalino é a mais

utilizada comercialmente, pois sua tecnologia representa alta confiabilidade e apresenta uma

das maiores eficiências do mercado, na faixa de 15% com conversão direta de radiação solar

em energia elétrica (RÜTHER, 2004).

A utilização da energia solar possui várias vantagens, como a economia na conta de

energia, a diminuição da demanda pela energia do sistema nacional, adiando assim,

a construção de novas barragens e usinas termelétricas e nucleares que geram

diversos impactos ambientais e por ser uma fonte de energia renovável e limpa, sem

produzir resíduos poluentes. (NASCIMENTO, 2004, p. 9).

No entanto, esse tipo de célula tem seu custo alto em comparação as células de

silício policristalino, devido maior complexidade de fabricação, pois são obtidas a partir de

barras de silício produzidas por fornos especiais para atingir a pureza necessária (RÜTHER,

2004).

23

Figura 3 - Célula de Silício Monocristalino

Fonte: CRESESB. Centro de referência para as energias Solar e Eólica, 2008.

O silício monocristalino, conforme figura 3, apresenta uma eficiência de 15% a

18% em sua produção energética.

2.4.2 Silício Policristalino

As células de silício Policristalino são células com processo de fabricação menos

rigorosas, originam-se de expansão muito lenta de silício altamente puro, após um banho de

reatores em condições controladas, assim sendo mais barata e possuindo um rendimento

menor quando comparado com a mesma.

As células policristalinas têm um custo de produção inferior por necessitarem de

menor energia na sua fabricação, mas apresentam um rendimento elétrico inferior

(entre 11% e 13%, obtendo-se até 18% em laboratório). Esta redução de rendimento

é causada pela imperfeição do cristal, devido ao sistema de fabricação. (FERREIRA,

2010, p. 6).

Figura 4 - Célula de Silício Policristalino

Fonte: CRESESB. Centro de referência para as energias Solar e Eólica, 2008.

24

O material das células policristalinas é basicamente o mesmo das células

monocristalinas. Porém, este possui grande granulação, onde concentra em sua volta seus

defeitos que o torna menos eficiente, chegando ao máximo 12,5%. Se ganha no baixo custo de

fabricação e implantação e, atualmente, é a mais difundida no mercado (RÜTHER, 2004).

2.4.3 Silício Amorfo

As células de silício amorfo são as que possuem uma menor eficiência energética

em comparação as células de silício monocristalino e policristalino. Porém, são as de mais

baixo custo de fabricação, produzidas a partir de camadas finas de silício sobre vidro ou

outros substratos. Difere-se das demais estruturas cristalinas por apresentar alto grau de

desordem na estrutura dos átomos (CRESESB, 2006).

O uso de silício amorfo apresenta duas desvantagens: a primeira é a baixa eficiência

de conversão comparada às células mono e policristalinas de silício; em segundo, as

células são afetadas por um processo de degradação logo nos primeiros meses de

operação, reduzindo assim a eficiência ao longo da vida útil (CRESESB, 2006).

Figura 5 - Célula de Silício Amorfo

Fonte: (RÜTHER, 2004).

A utilização de silício amorfo para uso em fotocélulas, tem mostrado grandes

vantagens nas propriedades elétricas por apresentar uma absorção da radiação solar na faixa

do visível. É uma boa opção para ser instalada, pois não necessita de ângulo direcionado ao

sol para gerar eletricidade, apenas a luz difusa é suficiente, dando maiores oportunidades de

instalação em locais específicos onde painéis mono/poli cristalinos não seriam úteis

(RÜTHER, 2004).

25

2.5 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Um sistema fotovoltaico é formado por um ou mais módulos fotovoltaicos,

acompanhado de equipamentos auxiliares, como baterias, acessórios de segurança, inversores

dentre outros componentes, para produzir energia elétrica utilizada para atender as

necessidades, avaliando, assim, os benefícios econômicos.

Uma célula fotovoltaica possui baixa tensão e corrente de saída, tendo que agrupar

várias células para formar um módulo fotovoltaico, que também podem ser chamados de

painéis fotovoltaicos, gerando tensões e correntes de saídas adequadas (LINHARES, 2016).

O sistema solar fotovoltaico conta com dois grandes grupos, os conectados à rede

(on grid), normalmente encontrados em residências ou usinas fotovoltaicas, e os autônomos

(off grid), que são utilizados em casos de bombeamento de água, antenas de comunicação e

eletrificação de locais com difícil acesso.

Temos um terceiro tipo, que são os sistemas híbridos, onde o sistema usa duas ou

mais fontes de energia, como exemplo o sistema solar/eólico/diesel, utilizando uma fonte de

reserva, obtendo uma variedade para suprir as necessidades.

2.5.1 Sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica

Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica operam em paralelo com a

rede de elétrica da distribuidora de energia, ou seja, a energia fotovoltaica é usada como fonte

complementar à energia elétrica.

Esse fato surgiu após a Resolução Normativa Nº 482, de 17 de abril de 2012, que

possibilitou sistemas fotovoltaicos serem conectados à rede de distribuição, de forma que

possa ser consumida ou inserida a rede elétrica todo o excedente de energia produzida pelo

sistema, diferente dos sistemas autônomos. Os sistemas conectados são empregados em locais

já atendidos por energia elétrica, não sendo necessária a utilização de baterias (CRESESB,

2014).

[...] a energia consumida e a energia injetada na rede distribuição são registradas

separadamente pelo medidor bidirecional (ou por dois medidores que medem a

energia em cada sentido). A cada instante apenas o registro em um dos sentidos será

realizado, dependendo da diferença instantânea entre a demanda e a potência gerada

pelo sistema fotovoltaico. (PINHO; GALDINO, 2004, p. 290).

26

Figura 6 - Representação de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica

Fonte: http://www.energiadosol.net/v2 (Acesso em 19 de outubro de 2019).

Os sistemas conectados à rede (figura 6) são constituídos de módulos

fotovoltaicos e de inversores. Leva-se em consideração que este tipo de sistema não tem a

necessidade de possuir em seus componentes baterias, pois toda a energia produzida será

aproveitada no momento ou entregue a rede elétrica.

2.5.2 Sistemas Isolados ou Autônomos

Os sistemas isolados ou autônomos, como o nome já diz, são sistemas totalmente

independentes e não são ligados à rede elétrica convencional. Não possuem, também,

nenhuma ligação com outras fontes de energia e podem possuir, ou não, o sistema de

armazenamento.

Esse sistema é mais utilizado em áreas rurais, onde não se tem acesso à energia

elétrica, ou pode ser encontrado também em grandes empresas e indústrias, já que toda a

energia produzida pelo sistema deve atender as necessidades, tendo em vista que não há

possibilidade de conexão com a rede elétrica (ABELLA, 2005).

Existem sistemas autônomos utilizados para bombeamento de água, sendo a água

armazenada no reservatório para utilização no instante do consumo. Os sistemas

autônomos com armazenamento são utilizados onde se necessita alimentar cargas à

noite ou em períodos nublados. Os sistemas compreendem a maioria das aplicações

de sistemas fotovoltaicos em regiões remotas ao redor do mundo sendo a

eletrificação rural a mais difundida. (BIGGI, 2013 p. 29).

Os sistemas isolados ou autônomos são basicamente constituídos por:

a) Módulos fotovoltaicos: que convertem a energia solar em energia elétrica;

b) inversores: equipamento que converte corrente contínua em corrente alternada;

http://www.energiadosol.net/v2

27

c) baterias: equipamento de acumulação de energia elétrica excedente da produção

pelo módulo fotovoltaico;

d) reguladores de carga: equipamento que regula a carga da bateria com a energia

proporcionada pelo módulo fotovoltaico.

Figura 7- Representação de um sistema fotovoltaico isolado ou autônomo

Fonte: MANUAL DE ENGENHARIA PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS, 2014, p. 256.

Em geral, são bem parecidos com os conectados à rede, apresentando alguns

componentes a mais, como se pode observar na figura acima.

2.5.3 Outros componentes

Além dos módulos fotovoltaicos, existem ainda outros componentes que

compõem o sistema fotovoltaico para ter seu bom funcionamento, que são nomeados como

módulos fotovoltaicos, baterias, inversores e reguladores de carga.

2.5.3.1 Módulos fotovoltaicos

Módulos fotovoltaicos são basicamente dispositivos empregados para conversão

de energia solar em energia elétrica, a partir da captação da luz do Sol.

O módulo fotovoltaico nada mais é que o conjunto de células fotovoltaicas e que

formam uma ou mais placas fotovoltaicas. Nele consiste uma estrutura montada em

quadro, encapsulada geralmente de alumínio e é interligado eletricamente entre si

podendo ser em série ou em paralelo. (CRESESB 2014).

Modelo de módulo fotovoltaico mostrado na (Figura 9) abaixo, fabricado pela

empresa Kyosra.

28

Figura 8 - Módulo fotovoltaico

Fonte: CRESESB. Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos, 2014.

Existem três configurações de ligação que se podem organizar os módulos, a fim

de aumentar a potência, podem ser em série, em paralelo ou misto (CRESESB, 2006).

2.5.3.2 Baterias

As baterias, também conhecidas de acumuladores eletroquímicos conforme visto

acima, são utilizadas principalmente em sistemas isolados, sem a utilização da rede elétrica.

Assim, as mesmas têm como objetivo principal, acumular a energia que se produz durante as

horas de luminosidade, a fim de poder ser utilizada à noite ou durante períodos prolongados

de mau tempo. Outra função é a estabilização de corrente e tensão na hora de alimentar cargas

elétricas, suprindo transitórios que possam ocorrer na geração (SOLAR, 2018).

2.5.3.3 Inversores

O inversor solar é um equipamento que tem como principal função converter a

energia gerada pelos painéis, transformando-as de corrente contínua para corrente alternada.

Fazendo com que o sistema seja compatível com as redes de distribuição de energia e os

equipamentos elétricos e eletrônicos utilizados, garantindo também a segurança e fazendo a

medição do sistema (CRESESB, 2014).

O principal papel dos inversores num sistema de geração fotovoltaico é o de criar

corrente CA a partir de corrente CC, visto que uma célula fotovoltaica gera corrente

CC. Para gerar esta corrente CA existe um dispositivo no inversor que se chama

comutador e cujo papel é o de quebrar a corrente contínua em pulsos. Estas

deformações, que são provocados na onda devido às comutações dos interruptores

do inversor, podem produzir perturbações mais ou menos importantes nas células

fotovoltaicas. (BRAGA, 2008, p. 18).

29

Nos painéis fotovoltaicos, o inversor é responsável por controlar a tensão e

corrente que chega as baterias, auxiliando no aumento da vida útil das mesmas e no aumento

da eficiência de transferência de energia do painel para a bateria.

2.5.3.4 Reguladores de carga

Nos sistemas fotovoltaicos que utilizam baterias para o armazenamento da

energia, é necessária a utilização de reguladores de carga, que tem como principal função

preservar a durabilidade das baterias, efetuando a gestão da carga armazenada, evitando que

ocorra o descarregamento de altas tensões causadas por excesso de carga e impedindo a

descarga profunda.

Assim, é necessário um mecanismo que controle a tensão a ser aplicada no banco de

baterias, e que não permita a circulação de corrente para os painéis. Os controladores

de carga utilizam diodos de bloqueio que não permitem a circulação de corrente

reversa, em geral possuem uma chave que desliga a carga caso a tensão baixe a

determinado nível, e podem diferir no modo de proteção das baterias contra sobre

cargas basicamente de três formas: desligando o circuito dos geradores, curto-

circuitando os painéis fotovoltaicos, ou ainda, através de um mecanismo MPP.

(SERRÃO, 2010 p. 15).

Os reguladores podem ser encontrados de três tipos como reguladores de carga em

paralelo, em série ou de pico máximo de potência, tendo como principais tensões utilizadas de

12V, 24V e 48V (CRESESB, 2014).

2.5.4 Resolução 482/2012 (ANEEL)

Esta resolução, estabelece as condições gerais para o acesso de micro geração e

mini geração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o sistema de

compensação de energia elétrica e de outras providências (ANEEL 2012).

2.5.4.1 Regulação dos micros e mini geradores de energia de energia elétrica no Brasil

A Resolução Normativa n° 482, disponibilizada pela ANEEL em 17 de abril de

2012, estabelece as condições para o acesso a microgeração e minigeração distribuída através

de sistemas de distribuição de energia elétrica. A norma prevê que os consumidores de

energia elétrica têm a possibilidade de gerar sua própria energia por fonte renovável com até

1MW de potência instalada.

30

A geração de energia a partir do consumidor, é conectada à rede de transmissão da

concessionária, tratando a energia gerada como fonte de consumo. Caso não for consumido no

exato momento da geração, ou seja, a geração for superior ao consumo, à mesma é

transmitida em forma de créditos a rede de distribuição. Esse excedente poderá ser usado a

qualquer momento, desde que obedeça ao prazo estipulado pela norma de até 60 dias para

utilização do crédito de geração.

2.6 VIABILIDADE ECONÔMICA

O estudo da viabilidade econômica está voltado para as análises dos ativos

(recursos financeiros, humanos, bens permanentes e materiais), onde mostra a capacidade do

projeto em gerar lucro e verificar a capacidade de retorno do capital investido. (NEVES,

2010).

Dessa forma Hoji, (2012), cita que não há investimentos cem por cento seguros,

porém quanto melhor planejado, menor o risco de obterem-se resultados inesperados.

De um modo geral, o estudo da viabilidade econômica de um projeto está

relacionado com a sua vida útil e com o tempo de retorno de investimento do mesmo. A partir

disso, são utilizados alguns elementos para obtenção dos cálculos como, por exemplo, o

método PAYBACK (retorno de investimentos), VPL (valor presente líquido), TIR (taxa

interna de retorno), entre outros. (BERNAL e PASCALICCHIO, 2012).

Esses métodos de cálculo servem para obtenção de resultados e ajudam a

determinar a viabilidade do projeto, ou seja, se o projeto se tornará viável ou não de acordo

com os resultados alcançados.

2.6.1 Payback

O payback representa o cálculo do período de tempo em que o investidor levará

para recuperar o valor investido no projeto, calculado a partir dos fluxos de caixa futuros.

(CADORE; GIASSON, 2012).

“O payback é o período transcorrido para obter o retorno do investimento. Podendo

ser histórico ou descontado. Sendo o histórico, calculado de maneira simples, sem

nenhum desconto de custo de oportunidade sobre o capital investido”. (BRITO,

2006, p. 51).

O projeto se paga quando o resultado das somas for positivo ou zerar, ou seja,

demonstra o prazo em que o capital investido começa a dar retorno. (KASSAI, 2000).

31

Conforte citado acima por Brito (2006), o payback se apresenta de duas formas: o

simples, onde não há nenhuma taxa de desconto, e o descontado, que como o próprio nome

diz, apresenta uma taxa de desconto.

2.6.2 Valor Presente Líquido (VPL)

O valor presente líquido define-se como o valor no presente das parcelas futuras.

Segundo Brigham e Ehrhardt (2012), se o VPL de um investimento obtiver o resultado

apresentado positivo (VPL>0), a proposta é aprovada, ou seja, o valor investido será

recuperado. Caso o resultado do VPL for negativo (VPL<0), a proposta é rejeitada, pois

indica que o investimento não é economicamente viável.

É obtido calculando-se o valor presente de uma série de fluxos de caixa

(pagamento ou recebimento), com base em uma taxa de custo de oportunidade conhecida e

subtraindo-se o investimento inicial. (MIRANDA, 2011, p. 47).

Em termos matemáticos, o VPL pode ser representado pela seguinte equação:

𝑉𝑃𝐿 = −𝐹𝐶0 +

+

+⋯+

Equação ( 1 )

Fonte: MIRANDA, 2011, p. 47.

Onde:

VPL = Valor Presente Líquido

FC = Fluxo de Caixa

i = Taxa de Juros

2.6.3 Taxa Interna de Retorno (TIR)

A taxa interna de retorno é a taxa responsável por encontrar o percentual de

remuneração que o projeto proporciona nada mais é do que definir o valor de remuneração

que o investimento oferece. Sendo assim, quanto maior for esse percentual, mais viável é o

projeto. O cálculo do TIR é feito normalmente pelo processo de tentativa de erro.

(MONTEVECHI; PAMPLONA, 2006, p. 28).

O cálculo do TIR pode ser feito pela equação abaixo:

0= - FC0 +

⋯

Equação ( 2 )

Fonte: MIRANDA, 2011, p. 47.

32

Onde:

FC = Fluxo de Caixa

TIR = Taxa Interna de Retorno

33

3 METODOLOGIA

Este capítulo apresentará o tipo de metodologia de pesquisa e os procedimentos e

instrumentos utilizados para a coleta de dados, respectivamente.

3.1 MÉTODOS DA PESQUISA

Para poder analisar o resultado econômico gerado com a implantação de sistemas

de geração fotovoltaica em uma residência na cidade de Lauro Müller, Santa Catarina, tendo

em vista o consumo de energia, inicialmente foi realizado um estudo bibliográfico.

Esse tipo de pesquisa é feito a partir do levantamento de referências teóricas já

analisadas e publicado em meios escritos como livros, artigos científicos, páginas de web e

bases de dados. Foi realizado também estudo da legislação brasileira para este tipo de

geração, as resoluções 482/ 2012 e 687/2015, manuais do Centro de Referência para Energia

Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (CRESESB), manuais e artigos científicos.

A pesquisa trata-se de caráter exploratório e assim para partir à análise:

As pesquisas exploratórias têm como propósito proporcionar maior familiaridade com

o problema, com vistas a torná-lo mais explícito ou a construir hipóteses. Seu

planejamento tende a ser bastante flexível, pois interessa considerar os mais variados

aspectos relativos ao fato ou fenômeno estudado. Pode-se afirmar que a maioria das

pesquisas realizadas com propósitos acadêmicos, pelo menos num primeiro momento,

assume o caráter de pesquisa exploratória, pois neste momento é pouco provável que

o pesquisador tenha uma definição clara do que irá investigar. (GIL, 2010, p. 27).

O método utilizado será um estudo de caso, para verificar a viabilidade de

implantação de painéis fotovoltaicos em uma residência. Quanto à abordagem, será uma

pesquisa quantitativa sob método de procedimento do tipo estudo de caso. Segundo Bicudo

(2004, p. 104) apud Leonel; Motta (2007, p. 106), “a abordagem quantitativa está mais

preocupada com a generalização, relacionada com o aspecto da objetividade passível de ser

mensurável, permitindo uma ideia de racionalidade, como sinônimo de quantificação”.

Dessa forma, será verificada a viabilidade econômica, analisando e comparando

os resultados encontrados.

34

4 ESTUDO DE CASO

4.1 APRESENTAÇÃO DO EMPREENDIMENTO

A residência, no qual será aplicado o estudo de caso, está localizada na Rua 6 de

dezembro, Loteamento Bela Vista, no centro de Lauro Müller (CEP: 88880-000), no estado

de Santa Catarina, conforme representação do local.

Figura 9 - Localização geográfica da residência em estudo

Fonte: Google Maps 2020, adaptado pelo autor.

As coordenadas do lote são: Latitude: -28.387688 e Longitude: -49.394879

4.2 DADOS DO LOCAL EM ESTUDO

A residência escolhida para o estudo de caso teve sua construção no ano de 2019,

com área total de 112,35 m².

35

Figura 10 - Fachada Frontal

Fonte: Do autor, 2020.

A imagem acima representa a fachada frontal da residência voltada ao Norte.

4.3 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA

A coleta dos dados de consumo de energia elétrica da residência em estudo foi dos

últimos 12 meses. Os dados foram obtidos através das faturas da Celesc. A tabela abaixo

apresenta o consumo de energia elétrica em um período de 12 meses.

Tabela 1 - Levantamento do gasto energético

Consumo

Mês de referência Consumo Total Faturado (kWh) Custo Total (R$)

07/2019 415 297,12

08/2019 286 213,88

09/2019 335 245,35

10/2019 311 229,82

11/2019 312 231,07

12/2019 366 265,45

01/2020 350 255,15

02/2020 375 271,72

03/2020 352 256,81

04/2020 315 232,84

05/2020 399 286,91

06/2020 396 362,96

Total 4.212 3.149,08

Fonte: Celesc, adaptado pelo autor, 2020.

Com um consumo total de 4.212 kWh, a residência gerou um custo de R$3.149,08

anual.

36

4.4 CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA FOTOVOLTAICO PROPOSTO

Para obtenção de dados a fim de levantar o sistema fotovoltaico viável para

abastecer a residência em estudo, foi realizado dois orçamentos em empresas fornecedoras

especializadas em sistemas de painéis fotovoltaicos da região.

Ambas as empresas fornecem equipamentos e serviços técnicos especializados

seguindo a Resolução Normativa nº 482 da Aneel, de 17 de abril de 2012. Os sistemas

instalados têm como objetivo comum otimizar a radiação solar e transformar em geração de

energia elétrica.

4.4.1 Empresa A

A empresa A está localizada na cidade de Criciúma/SC, a mesma é especializada

em painéis fotovoltaicos e segue todos os parâmetros exigidos pela norma. Após a visita

realizada na empresa para melhor conhecimento, foi solicitado um orçamento com base na

planta de cobertura e demais características da residência em estudo fornecidas a empresa em

questão.

A empresa forneceu o orçamento contendo os equipamentos necessários para

compor o sistema proposto, são eles: 1 gerador composto por 13 painéis fotovoltaicos e 1

inversor de frequência. Os mesmos são capazes de produzir em média 5.128,42 kWh/ano,

dentro de uma área necessária de 26 m² de telhado.

Conforme o gráfico 1 abaixo, observamos a estimativa de energia consumida

durante o ano comparando com a geração de energia elétrica fornecida pelo sistema da

empresa A.

37

Gráfico 1 - Estimativa de geração de energia Empresa A em kWh

Fonte: Cedido pela empresa A, 2020.

Após analisar o gráfico acima, nota-se que em quase todos os meses a energia

gerada pelo sistema de painéis fotovoltaicos propostos ultrapassou a quantidade usual.

Somente três meses ficaram abaixo da quantidade de kWh gerada necessária, sendo que os

mesmos apresentam menor incidência de sol por consequência da estação do ano.

Os demais meses tem como quantidade gerada, utilizando o sistema proposto,

uma estimativa maior de geração de energia do que o consumido.

Com relação a valores, temos o custo total do sistema apresentado nesta proposta

orçado em R$ 22.500,00, com todos os custos de frete e instalações inclusos. As garantias

impostas pela empresa são de dez anos para os painéis fotovoltaicos e sete anos para o

inversor sendo a durabilidade média do conjunto estimada em 25 anos.

4.4.2 Empresa B

A empresa B, está localizada na cidade de Tubarão/SC. O gerador proposto pela

empresa, possui potência nominal de 4319 kWh/ano e área necessária para instalação de 25m²

de telhado.

O conjunto para o sistema conta com um gerador composto por 10 painéis

fotovoltaicos e um inversor de potência. As garantias impostas pela empresa são de 5 anos

para inversores contra defeito de fabricação e sua vida útil é estimada entre 12 a 15 anos, 10

35

0

37

5

35

2

31

5 3

99

39

6

41

5

28

6 33

5

31

1

31

2 36

6

57

5

53

4

46

2

39

0

30

5

26

0

28

0 3

58

36

8 4

44

57

5

60

7

Consumo x Geração

Energia consumida Energia mensal gerada pelo sistema

38

anos para os painéis fotovoltaicos contra defeitos de fabricação e de 25 anos na geração de

energia referente a performance de 80% de eficiência.

De acordo com o gráfico 2 abaixo, observamos a estimativa de energia produzida

pelo sistema fotovoltaico orçado com comparação ao consumo de energia elétrica existente

pela edificação.

Gráfico 2 - Estimativa de geração de energia Empresa B, em kWh

Fonte: Cedido pela empresa B, 2020.

O valor do sistema apresentado nesta proposta está orçado em R$17.272,00, com

todos os custos de frete e instalações inclusos.

Conforme o gráfico acima nos mostra, a questão de alguns meses não atender a

demanda necessária de geração se repete devido a estação do ano.

35

0

37

5

35

2

31

5

39

9

39

6

41

5

28

6 3

35

31

1

31

2 3

66

50

6,4

6

43

7,8

6

39

7,2

9

31

9,8

7

26

2,3

7

21

3,6

23

8,3

4

30

3,4

8

30

3,1

5 3

85

,01

48

3,9

7

53

3,7

5

Consumo X Geração

Energia consumida Energia mensal gerada pelo sistema

39

5 RESULTADOS E ANÁLISES

5.1 SISTEMA FOTOVOLTAICO PROPOSTO

O sistema fotovoltaico proposto nesse estudo de caso será conectado diretamente

à rede de energia elétrica existente, conforme estabelece a Resolução Normativa nº 482

disponibilizada pela ANEEL em 17 de abril de 2012. Toda a energia excedente gerada pelos

painéis fotovoltaicos nos períodos onde o consumo for menor que a geração, será compensada

nos períodos em que o período for maior, ou seja, quando for produzido mais energia do que

consumida. Essa energia será “emprestada” para concessionária e quando houver necessidade

de maior consumo do que geração, por exemplo anoite onde não tem incidência de sol, essa

energia é devolvida. Dessa forma, dispensa o uso de baterias, pois a rede de energia elétrica

servirá como back-up.

Conforme já citado acima, esse tipo de sistema é comum em edificações

existentes, onde, além de serem consumidos de energia elétrica, passam a serem produtoras da

mesma.

5.2 VIABILIDADE ECONÔMICA

Para avaliar a viabilidade econômica, objetivo principal desse estudo de caso foi

utilizado para efeito de cálculo os métodos de Payback simples e descontado, o Valor presente

líquido – VPL e a Taxa interna de retorno- TIR das duas empresas que foram orçadas os

sistemas conforme descritos acima.

5.2.1 Payback simples e descontado

Para calcular a viabilidade de projeto, foram considerados dois períodos, de 10

anos referentes à garantia oferecida pelos painéis fotovoltaicos e 25 anos seguindo o tempo

estipulado para a vida útil do sistema. Foi estabelecida uma taxa mínima de atratividade-

TMA- de 10,8% a.a. com base nos dados obtidos dos orçamentos, onde foi considerada a taxa

de juros de aplicação do investimento na poupança que gira anualmente em torno de 8% a.a.

incluso 2% de custos anuais com manutenção e 0,8% de depreciação anual do sistema.

Dessa forma, foram usados os dados obtidos acima onde o fluxo de caixa

acumulado representa o Payback simples, ou seja, o tempo de retorno do investimento sem

40

descontar a taxa mínima de atratividade ou taxa de juros. Já o fluxo de caixa descontado é

formado pelo tempo de retorno do investimento considerando a taxa mínima de atratividade.

5.2.1.1 Payback simples e descontado – Empresa A

Para calcular o Payback simples e descontado da empresa A utilizou como

ferramenta o software Excel para facilitar nos cálculos e obter resultados mais precisos

conforme mostram a tabela 2 e gráfico 3 a seguir:

Tabela 2 - Payback simples e descontado (Empresa A)

(continua)

Período

(Anos) Fluxo de caixa

Fluxo de caixa

acumulado

Valor

presente

Valor presente

acumulado

0 -R$22.500,00 -R$22.500,00 -R$22.500,00 -R$22.500,00

1 R$3.301,39 -R$19.198,61

R$3.056,84 -R$19.443,16

2 R$3.639,65 -R$15.558,96

R$3.120,41 -R$16.322,74

3 R$4.012,57 -R$11.546,39

R$3.185,31 -R$13.137,44

4 R$4.423,70 -R$7.122,69

R$3.251,55 -R$9.885,89

5 R$4.876,95 -R$2.245,74

R$3.319,17 -R$6.566,72

6 R$5.376,64 R$3.130,90 R$3.388,20 -R$3.178,52

7 R$5.927,53 R$9.058,43 R$3.458,66 R$280,14

8 R$6.534,87 R$15.593,29 R$3.530,59 R$3.810,72

9 R$7.204,43 R$22.797,72 R$3.604,01 R$7.414,73

10 R$7.942,59 R$30.740,32 R$3.678,96 R$11.093,69

11 R$8.756,39 R$39.496,71 R$3.755,47 R$14.849,15

12 R$6.153,57 R$45.650,28 R$2.443,67 R$17.292,82

13 R$10.642,67 R$56.292,96 R$3.913,29 R$21.206,11

14 R$11.733,12 R$68.026,08 R$3.994,67 R$25.200,78

15 R$12.935,30 R$80.961,38 R$4.077,75 R$29.278,53

16 R$14.260,65 R$95.222,03 R$4.162,55 R$33.441,08

17 R$15.721,80 R$110.943,83 R$4.249,11 R$37.690,19

18 R$17.332,65 R$128.276,48 R$4.337,48 R$42.027,67

19 R$19.108,55 R$147.385,03 R$4.427,68 R$46.455,35

20 R$21.066,42 R$168.451,45 R$4.519,76 R$50.975,11

41

Tabela 2 - Payback simples e descontado (Empresa A)

(conclusão)

Período


Fluxo de caixa

acumulado

Valor

presente

Valor presente

acumulado

21 R$23.224,88 R$191.676,33 R$4.613,76 R$55.588,87

22 R$25.604,50 R$217.280,84 R$4.709,71 R$60.298,57

23 R$28.227,94 R$245.508,78 R$4.807,65 R$65.106,22

24 R$31.120,18 R$276.628,95 R$4.907,63 R$70.013,86

25 R$34.308,75 R$310.937,70 R$5.009,69 R$75.023,55

Fonte: Dados da pesquisa, 2020.

Gráfico 3 - Fluxo de caixa Empresa A


Conforme a tabela e gráfico apresentados, podemos encontrar a data estimada do

Payback simples e descontada.

Payback simples: 5 anos

0,4176 x 12= 5,0112 = 5 meses

0,0112 x 30= 0,336 = 1 dia

Payback descontado: 6 anos

-R$

22

.50

0,0

0

-R$

19

.19

8,6

1

-R$

15

.55

8,9

6

-R$

11

.54

6,3

9

-R$

7.1

22

,69

-R$

2.2

45

,74

R$

3.1

30

,90

R$

9.0

58

,43

R$

15

.59

3,2

9

R$

22

.79

7,7

2

R$

30

.74

0,3

2

R$

39

.49

6,7

1

R$

45

.65

0,2

8

R$

56

.29

2,9

6

R$

68

.02

6,0

8

R$

80

.96

1,3

8

R$

95

.22

2,0

3

R$

11

0.9

43

,83

R$

12

8.2

76

,48

R$

14

7.3

85

,03

R$

16

8.4

51

,45

R$

19

1.6

76

,33

R$

21

7.2

80

,84

R$

24

5.5

08

,78

R$

27

6.6

28

,95

R$

31

0.9

37

,70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Anos

Fluxo de caixa acumulado


42

0,9190 x 12= 11,028= 11 meses

0,028 x 30= 0,84= 1 dia

De acordo com os cálculos de payback descontado obtidos, é possível verificar

que o Payback simples terá um retorno de investimento no período de 5 anos, 5 meses e 1 dia.

Mas conforme recomendado, o cálculo do Payback descontado fornece maior confiabilidade e

o resultado foi de tempo de retorno de 6 anos, 11 meses e 1 dia, conforme pode ser observado

no gráfico 3.

5.2.1.2 Payback simples e descontado – Empresa B

Com base nos dados obtidos, utilizou-se também a ferramenta software Excel para

facilitar nos cálculos e obter resultados mais precisos conforme mostram a tabela 3 e gráfico 4

abaixo.

Tabela 3 - Payback simples e descontado (Empresas B)

(continua)

Período


Fluxo de caixa

acumulado

Valor

presente

Valor presente

acumulado

0 -R$17.272,00 -R$17.272,00 -R$17.272,00 -R$17.272,00

1 R$3.101,76

-R$14.170,24 R$2.872,00 -R$14.400,00

2 R$3.411,94 -R$10.758,30 R$2.925,19 -R$11.474,81

3 R$3.753,13 -R$7.005,17 R$2.979,36 -R$8.495,46

4 R$4.128,44 -R$2.876,73 R$3.034,53 -R$5.460,93

5 R$4.541,29 R$1.664,55 R$3.090,72 -R$2.370,21

6 R$4.995,42 R$6.659,97 R$3.147,96 R$777,75

7 R$5.494,96 R$12.154,93 R$3.206,25 R$3.984,01

8 R$6.044,45 R$18.199,38 R$3.265,63 R$7.249,64

9 R$6.648,90 R$24.848,28 R$3.326,10 R$10.575,74

10 R$7.313,79 R$32.162,07 R$3.387,70 R$13.963,44

11 R$8.045,17 R$40.207,23 R$3.450,43 R$17.413,87

12 R$5.649,68 R$45.856,92 R$2.243,57 R$19.657,44

13 R$9.754,24 R$55.611,16 R$3.586,61 R$23.244,05

14 R$10.729,66 R$66.340,82 R$3.653,03 R$26.897,09

15 R$11.802,63 R$78.143,45 R$3.720,68 R$30.617,77

43

Tabela 3 - Payback simples e descontado (Empresas B)

(conclusão)

Período


Fluxo de caixa

acumulado

Valor

presente

Valor presente

acumulado

16 R$12.982,89 R$91.126,34 R$3.789,58 R$34.407,35

17 R$14.281,18 R$105.407,52 R$3.859,76 R$38.267,11

18 R$15.709,30 R$121.116,82 R$3.931,24 R$42.198,35

19 R$17.280,23 R$138.397,05 R$4.004,04 R$46.202,38

20 R$19.008,25 R$157.405,30 R$4.078,19 R$50.280,57

21 R$20.909,08 R$178.314,38 R$4.153,71 R$54.434,28

22 R$22.999,99 R$201.314,36 R$4.230,63 R$58.664,91

23 R$25.299,98 R$226.614,35 R$4.308,97 R$62.973,88

24 R$27.829,98 R$254.444,33 R$4.388,77 R$67.362,65

25 R$30.612,98 R$285.057,31 R$4.470,04 R$71.832,69


Gráfico 4 - Fluxo de caixa Empresa B


Através dos dados obtidos na tabela e gráfico acima, podemos encontrar a data

estimada do Payback simples e descontada.

-R$

17

.27

2,0

0

-R$

14

.17

0,2

4

-R$

10

.75

8,3

0

-R$

7.0

05

,17

-R$

2.8

76

,73

R$

1.6

64

,55

R$

6.6

59

,97

R$

12

.15

4,9

3

R$

18

.19

9,3

8

R$

24

.84

8,2

8

R$

32

.16

2,0

7

R$

40

.20

7,2

3

R$

45

.85

6,9

2

R$

55

.61

1,1

6

R$

66

.34

0,8

2

R$

78

.14

3,4

5

R$

91

.12

6,3

4

R$

10

5.4

07

,52

R$

12

1.1

16

,82

R$

13

8.3

97

,05

R$

15

7.4

05

,30

R$

17

8.3

14

,38

R$

20

1.3

14

,36

R$

22

6.6

14

,35

R$

25

4.4

44

,33

R$

28

5.0

57

,31

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25



44

Payback simples: 4 anos

0,6334 x 12= 7,6015= 7 meses

0,6015 x 30= 18,045 = 18 dias

Payback descontado: 5 anos

0,7529 x 12=9,0348= 9 meses

0,0348 x 30= 1,044= 1 dia

Os resultados obtidos para empresa B foram de 4 anos, 7 meses e 18 dias para o

Payback simples. Da mesma forma que a empresa A, foi realizado o cálculo do Payback

descontado para melhor confiabilidade, onde resultou em um tempo de investimento de 5

anos, 9 meses e 1 dia.

5.2.2 Valor Presente Líquido- VPL

Para encontrar o VPL utilizamos a equação conforme descrito no item 2.6.2, cujo

investimento inicial do projeto soma com as entradas do fluxo de caixa descontado no período

do projeto. Estipulou-se o primeiro tempo de 25 anos que é referente a vida útil do sistema em

estudo, e o segundo período de 10 anos que é referente ao prazo das garantias impostas pelos

painéis fotovoltaicos.

5.2.2.1 Valor presente líquido empresa A

VPL 10 anos = - 22.500,00 + 3.056,84 + 3.120,41 + 3.185,31 + 3.251,55 +

3.319,17 + 3.388,20 + 3.458,66 + 3.530,59 + 3.604,01 + 3.678,96 = 11.093,70

VPL 10 anos = R$ 11.093,70

VPL 25 anos = - 22.500,00 + 3.056,84 + 3.120,41 + 3.185,31 + 3.251,55 +

3.319,17 + 3.388,20 + 3.458,66 + 3.530,59 + 3.604,01 + 3.678,96 + 3.755,47 + 2.443,67 +

3.913,29 + 3.994,67 + 4.077,75 + 4.162,55 + 4.249,11 + 4.337,48 + 4.427,68 + 4.519,76 +

4.613,76 + 4.709,71 + 4.807,65 + 4.907,63 + 5.009,69= 75.023,55

VPL 25 anos = R$ 75.023,55

45

5.2.2.2 Valor presente líquido empresa B

VPL 10 anos = - 17.272,00 + 2.872,00 + 2.925,19 + 2.979,36 + 3.034,53 +

3.090,72 + 3.147,96 + 3.206,25 + 3.265,63 + 3.326,10 + 3.387,70 = 13.963,44

VPL 10 anos = R$ 13.963,44

VPL 25 anos = - 17.272,00 + 2.872,00 + 2.925,19 + 2.979,36 + 3.034,53 +

3.090,72 + 3.147,96 + 3.206,25 + 3.265,63 + 3.326,10 + 3.387,70 + 3.450,43 + 2.243,57 +

3.586,61 + 3.653,03 + 3.720,68 + 3.789,58 + 3.859,76 + 3.931,24 + 4.004,04 + 4.078,19 +

4.153,71 + 4.230,63 + 4.308,97 + 4.388,77 + 4.470,04 = 71.832,69

VPL 25 anos = R$ 71.832,69

5.2.3 Taxa Interna de Retorno (TIR) – Empresa A e B

Com ajuda das análises dos dados obtidos no Excel, utilizou-se, como teste, a

hipótese da porcentagem de taxa interna de retorno. Quando o VPL for 0, o valor encontrado

é a nossa TIR do sistema, ou seja, a taxa interna de retorno ao ano desse investimento. Assim

o resultado encontrado para a Empresa A foi de 24% e para a Empresa B 27%.

5.2.4 Comparação entre as empresas A e B

Após obter todos os dados necessários para analisar os orçamentos entre as

empresas estudadas, foram realizados os cálculos para obtenção de resultados e análise

concreta da empresa que apresenta melhor viabilidade econômica para a implantação do

sistema fotovoltaico na residência em estudo. Na tabela 4, encontra-se os dados obtidos,

juntamente com os resultados alcançados através dos cálculos.

Tabela 4 - Comparação entre as empresas A e B

Descrição Empresa A Empresa B

Investimento -R$22.500,00 -R$17.272,00

Payback simples 5,42 4,63

Payback descontado 6,92 5,75

VPL 10 anos R$11.093,70 R$13.963,44

VPL 25 anos R$75.023,55 R$71.832,69

TIR 24% 27%


46

Realizando uma comparação entre as duas empresas analisadas acima, podemos

observar que os dois resultados apresentados foram satisfatórios para os métodos de cálculo

utilizados, sendo viáveis para implantação na residência estudada, pois conforme visto o

tempo de retorno de investimento para ambos acontece de forma rápida e antes mesmo do

término da vida útil do sistema proposto.

Sendo assim, a viabilidade econômica do sistema fotovoltaico é adequado no

quesito econômico, pois além do tempo de retorno acontecer em menor prazo que a vida útil

do sistema, ainda obteve a taxa interna de retorno de ambas as empresas maiores que a taxa

mínima de atratividade.

No entanto, é necessária a escolha de somente um orçamento, sendo este, o

sistema fotovoltaico oferecido pela empresa B. De acordo com os resultados obtidos e com a

comparação, a mesma é o mais adequado para a residência estudada, pois supre todas as

necessidades de demanda de energia elétrica, possui o menor tempo de retorno do

investimento e maiores valores de taxa interna de retorno e valor presente líquido, além de ser

menor o custo de implantação que é o objetivo principal. Porém, ambos atendem as

necessidades e trazem consigo diversas outras vantagens, principalmente na promoção da

sustentabilidade.

5.2.5 Comparação de custo entre o sistema fotovoltaico e o sistema convencional

Após a implantação do sistema fotovoltaico, o consumidor terá que pagar uma

taxa mínima mensal para a concessionária de R$ 32,00. Portanto, para melhor compreensão

dos resultados, realizamos uma tabela para a comparação dos custos com o novo sistema

escolhido e o sistema convencional.

Tabela 5 - Comparação entre sistema convencional e sistema fotovoltaico

Comparação do custo anual de cada sistema

Sistema Convencional R$ 3.149,08

Sistema Fotovoltaico R$ 384,00

Economia R$ 2.765,08

Fonte: Autor,2020

Conforme observado, além dos cálculos serem positivos para a implantação do

sistema fotovoltaico, o consumidor terá uma economia anual de R$ 2.765,08.

47

6 RESULTADOS ESPERADOS

O estudo visa demonstrar através de resultados, as vantagens decorrentes da

instalação de um sistema fotovoltaico em uma residência na cidade de Lauro Müller/SC. Para

avaliar a viabilidade econômica, será utilizado, para efeito de cálculo, o método de payback,

possibilitando calcular o número de períodos necessários para se recuperar o valor investido.

O método consiste em somar os valores de fluxo de caixa, período a período até se obter um

valor igual ao investido, chegando, então, no tempo de payback, que é quando o investimento

se paga e passa a obter lucros.

Como previsto nas normativas 482/2012 e 687/2015, as residências podem gerar a

mesma quantidade que consomem, pagando apenas a taxa mínima equivalente ao seu tipo de

ligação, monofásico, bifásico ou trifásico, sendo 30 kWh, 50 kWh e 100 kWh

respectivamente. Como o objeto de estudo é uma residência com ligação trifásica, a sua taxa

mínima é de 100 kWh.

Espera-se que os objetivos sejam alcançados e que os sistemas fotovoltaicos

conectados à rede, além de utilizar de fontes renováveis de energia, também ajudem na

redução de custos, para que o investimento do sistema de geração de energia seja viável,

encorajando a sociedade para investir nessa tecnologia.

48

7 CONCLUSÃO

A busca por alternativas sustentáveis para suprir o fornecimento de energia

elétrica vem crescendo nos últimos anos. Dentre as alternativas, no presente trabalho,

destacamos o uso da radiação solar como fonte de captação de energia. Empresas, industrias e

residências, estão aderindo ao uso de sistemas solares para redução de custo de energia,

ocasionando, assim, uma agressão menor ao meio ambiente. Contudo, apresentamos a

implantação do sistema solar fotovoltaico em uma residência de 112,35m², localizada no

município de Lauro Müller/SC.

Para a realização desse estudo, foi realizado um levantamento do consumo de

energia da residência nos últimos 12 meses. Vimos que com o sistema convencional de

geração de energia, o custo anual é de R$3.149,08. O sistema fotovoltaico proposto visa

diminuir esse custo e apresentar sua viabilidade econômica diante desse cenário.

Analisando os gráficos no capítulo 4, foi possível observar que a energia gerada

pelos painéis fotovoltaicos propostos, na maioria dos meses, ultrapassou o consumo usual.

Sendo assim, o excedente dessa geração pode ser utilizado para suprir a diferença dos meses

que não atingem a quantidade necessária devido a estação do ano.

Para analisar sua viabilidade econômica, foi realizado orçamentos com duas

empresas, denominadas A e B. Os cálculos matemáticos, identificaram o tempo de retorno por

meio do Payback, Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno (TIR). Apesar de

ambas empresas atenderem as necessidades, a empresa B foi escolhida por possuir menor

tempo de retorno do investimento e maiores valores de taxa interna de retorno e valor presente

líquido, além de menor custo de implantação.

Comparando os custos do sistema convencional para o sistema fotovoltaico na

residência, podemos afirmar que o uso de painéis solares como obtenção de energia é viável.

Além de um tempo de retorno favorável para a implantação, o consumidor irá economizar, em

média, R$ 2.765,00 no primeiro ano. À vista disso, os resultados esperados desse trabalho

foram atendidos.

Por fim, devido aos resultados favoráveis, sugere-se o acompanhamento de pelo

menos 12 meses do sistema fotovoltaico instalado para analisar a viabilidade do sistema e se o

mesmo atende o esperado.

49

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