1.
Introdução
Devido à matriz energética
brasileira estar baseada em grandes usinas hidrelétricas afastadas dos grandes
centros de consumo, aliado a dificuldade encontrada para obtenção de licenças
ambientais para novas hidrelétricas de grande porte, e ainda o aumento da
demanda e consumo de energia elétrica, torna preocupante a situação brasileira
com relação à auto-sustentabilidade energética.
Outro fator preocupante é
o forte apelo ecológico pela redução de emissões de CO2 e a preservação do meio
ambiente. Esta preocupação faz com que se torne latente a busca pela
diversificação da matriz energética, utilizando fontes de energia renovável.
Entre estas fontes destacam se, a eólica e a solar. A energia eólica recebeu,
segundo o Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, grande parte dos investimentos
do Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA),
possuindo atualmente, a potência instalada de 10.124 kW [1]. Por outro lado, o
Brasil possui um grande potencial para aproveitamento solar em comparação com
os países da Europa, devido a sua localização geográfica.
No Brasil, em 2006
aplicações de Gergação Distribuída (GD) na forma de Micro ou Minigeração na sua
maioria eram restritos a laboratórios e centros de pesquisa. Segundo [2], dos
19 Micro geradores instalados no Brasil, 17 estavam localizados em instituições
de pesquisa e apenas 2 encontravam-se no setor privado. Atualmente, com a modernização
da legislação e alguns incentivos fiscais, encontram-se em operação 48.348
Micro ou Minigeradores Fotovoltaicos, totalizando a potência instalada de 491.598,23
kW [3].
1.1.
Objetivos
O objetivo do presente
trabalho é apresentar o dimensionamento de um Sistema Fotovoltaico Conectado a
Rede (SFCR) e realizar a comparação entre a viabilidade da instalação de uma
Microgeração utilizando tecnologia fotovoltaica conectado a rede e a utilização
do Sistema de Compensação (SC), implantado após a publicação de legislação que
favorece a implantação destes sistemas.
1.2.
Contextualização
Segundo [4], a viabilidade
ou não de determinada fonte de geração passaria a ser analisada pelos seguintes
parâmetros: custo de geração, confiabilidade e perfil de fornecimento
energético, segurança das instalações e aspectos ambientais.
No Brasil, em 2010 eram
realizados investimentos isolados, como a usina solar instalada no Ceará pela
MPX Solar S.A., empresa pertencente ao grupo EBX. “a Usina Solar de Tauá tem
capacidade para gerar 1 Megawatt, o suficiente para abastecer 1.500 casas [5]. Ao
mesmo tempo observa-se que no mesmo período na Europa foram realizados grandes
investimentos em sistemas fotovoltaicos, principalmente nos sistemas conectados
a rede, “mostrando que a discussão sobre a viabilidade desta tecnologia é maior
e mais complexa que uma simples comparação de custos” [6].
1.3.
Geração Distribuída
No princípio da utilização
da energia elétrica, a geração se caracterizava de forma distribuída e isolada,
alimentando pequenas cargas de iluminação nos centros populacionais. Com o
desenvolvimento e expansão da utilização da corrente alternada e do uso de
transformadores que possibilitaram o transporte econômico de energia a grandes
distâncias, as fontes de geração se afastaram dos centros de consumo. Isto
possibilitou o aproveitamento de grandes potenciais de geração à um custo
relativamente reduzido, mas ignorou os fatores ambientais.
Desta forma, o sistema
elétrico se organizou de forma centralizada, ou seja, grandes centrais
produzindo grandes quantidades de energia elétrica à custos reduzidos. Para
atender o aumento do consumo e demanda, são buscadas novas centrais de geração,
e estas por sua vez, cada vez mais distantes e de difíceis licenciamentos
ambientais. A Figura 1 apresenta a resposta tradicional do sistema elétrico a
um aumento de demanda: construção de novas centrais de geração e expansão das
linhas de transmissão e distribuição.
Fig. 1. Resposta do sistema elétrico ao aumento da demanda.
Fonte: [7].
A redução do custo de
energia com a utilização de unidades de geração de pequeno e médio porte,
localizadas próximas às cargas, proporcionado pelas novas tecnologias de
geração, colocam em questão a partir da década de 1980 a dependência as grandes
centrais de geração, dando origem à valorização da GD.
A GD se caracteriza por
sistemas que podem ser instalados em residências, estabelecimentos comerciais,
prédios e indústrias. Cada qual com capacidade de alimentar as cargas do
sistema ou inserir diretamente na rede a energia gerada. Cada sistema contribui
com pequenas parcelas da energia total consumida.
1.3.1.
Marco regulatórios da
GD no Brasil
Analisando a evolução do
setor elétrico brasileiro, pode-se constatar que anteriormente a década de
1990, não existia praticamente nenhuma legislação sobre geração distribuída. Da
legislação em vigor em 2010, pode-se destacar algumas leis, decretos e
resoluções que regulamentaram a utilização da GD e influenciam direta ou
indiretamente a sua expansão.
·
Lei
n°. 9.074 [8], estabelece normas para outorga e prorrogações das concessões e
permissões de serviços públicos. Através desta lei foi criado um novo agente do
setor elétrico nacional, o Produtor Independente de Energia (PIE), o qual teve
acesso à rede das concessionárias e permissionárias do serviço público de
distribuição e das concessionárias do serviço público de transmissão,
assegurado por lei. Em seu art. 12 são estipuladas regras para a venda desta
energia.
·
Decreto
n°. 2.003 de 1996 [9], passa a ser regulamentada a produção de energia elétrica
por PIE e por Autoprodutor de Energia Elétrica (AP). Como incentivo à GD, o
art. 5 libera aproveitamentos de potenciais hidráulicos igual ou inferior a
1.000 kW e a implantação de usina termelétrica de potência igual ou inferior a
5.000 kW, de concessão ou autorização, devendo entretanto, serem comunicados ao
órgão regulador e fiscalizador do poder concedente para fins de registro.
·
Lei
n°. 9.427 [10] institui a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e
disciplina o regime das concessões de serviços públicos de energia elétrica.
Nesta lei é estipulado um percentual de redução não inferior a 50% (cinquenta
por cento) à ser aplicado em tarifas de uso dos sistemas elétricos de
transmissão (TUST) e de distribuição (TUSD), incidindo na produção e no consumo
da energia comercializada pelos aproveitamentos hidroelétricos com potência
igual ou inferior a 1.000 kW e para aqueles com base em fontes solar, eólica,
biomassa e co-geração qualificada.
·
Lei
9.478 [11] dispõe sobre a política energética nacional e institui o Conselho
Nacional de Política Energética (CNPE). São estabelecidas as políticas
nacionais para o aproveitamento nacional das fontes de energia.
·
Lei
n°. 9.648 de 1998 [12], institui incentivos à geração elétrica de pequenas
centrais hidrelétricas (PCHs). Estabelece que o potencial hidráulico de
potência superior a 1 MW e igual ou inferior a 30 MW, destinado a produção
independente ou autoprodução, pode ser autorizado pela ANEEL sem caráter
oneroso.
·
Resolução
281 [13], estabelecem-se as condições gerais de contratação do acesso
compreendendo o uso e a conexão aos sistemas de transmissão e distribuição de
energia elétrica. Um dos objetivos desta resolução é propiciar o livre acesso
aos sistemas de transmissão e de distribuição, induzindo o incremento da oferta
ao mercado pelos PIEs e APs.
·
Lei
n°. 10.438 de 2002 [14], cria o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de
Energia Elétrica (PROINFA), o qual tem o objetivo de aumentar a participação da
energia elétrica produzida por empreendimentos de Produtores Independentes
Autônomos (PIA), concebidos com base em fontes eólica, pequenas centrais
hidrelétricas e biomassa.
·
Lei
n°. 10.762 [15], regulamentando o percentual de redução não inferior a
cinquenta por cento, a ser aplicado às TUST e TUSD, incidindo na produção e no
consumo da energia comercializada pelos aproveitamentos dos empreendimentos
hidroelétricos com potência igual ou inferior a 1.000 kW e aqueles com base em
fontes solar, eólica, biomassa e co-geração qualificada.
·
Lei
n°. 10.848 de 2004 [16], introduziu a GD no Brasil. Esta lei dispõe sobre a
comercialização de energia elétrica, Através desta lei foi criada a Câmara de
Comercialização de Energia Elétrica (CCEE), com a finalidade de viabilizar a
comercialização de energia elétrica entre concessionários, permissionários e
autorizados de serviços e instalações de energia elétrica, bem como, destes com
seus consumidores, no Sistema Interligado Nacional (SIN).
·
Decreto
n°.5.163 de 2004 [17], define a geração distribuída como sendo geração
hidrelétrica de potência igual ou inferior a 30 MW, a geração termelétrica,
inclusive a cogeração qualificada com eficiência energética igual ou superior a
75%, e a geração a partir de biomassa ou resíduos de processo, independente de
sua eficiência energética. Porém, outras fontes com reconhecido potencial como
solar e células à combustível não são contempladas pelo PROINFA.
O Ano de 2012 pode ser considerado um
marco para a GD, a partir da Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012
da ANEEL, estabelece as condições gerais para o acesso de Micro e Minigeração
distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, e cria o sistema
de compensação de energia elétrica correspondente.
O Sistema de Compensação de Energia
Elétrica (SCEE) permite que a energia excedente gerada, pela unidade
consumidora com Micro ou Minigeração, seja injetada na rede da distribuidora.
Esse excedente é cedido à distribuidora local, sendo posteriormente utilizada
para compensar o consumo de energia elétrica dessa mesma Unidade Consumidora
(UC).
No decorrer deste ano, 2018, com a
inclusão do Amazonas, Paraná e Santa Catarina ao Convênio ICMS nº 16/2015,
todos os estados brasileiros passaram a conceder isenção do imposto sobre a
energia elétrica produzida a partir de fontes renováveis [18].
2.
Microgeração
Distribuída a partir de Sistemas Fotovoltaicos
Os SFCR, caracterizam-se por ser uma
aplicação com intuito de complementar o sistema elétrico, funcionando
paralelamente à este. Atualmente, no Brasil existem dois padrões de SFCR, sendo
um representado pelas grandes centrais, onde a geração é centralizada (GC), e
outro pelos sistemas utilizados de forma distribuída, conhecidos como Micro e
Minigeração Fotovoltaicas.
A Micro e Minigeração geram
energia de forma distribuída, junto a carga e se caracterizam por sistemas de
baixa potência, possibilitando que sua energia possa ser consumida diretamente
pela edificação ou injetada à rede de distribuição.
A experiência tem demonstrado que a
GD, através de sistemas fotovoltaicos conectados à rede, tem algumas vantagens
sobre a GC. Entre estas vantagens pode-se citar: redução das perdas de transmissão
e distribuição, menores custos de balanço do sistema (Balance of System - BOS)
e ainda serve como cobertura externa a edificações, contribuindo assim, na
redução de custos arquitetônicos.
A implementação de programas de
utilização de SFCR, fez com que os países membros da IEA – PVPS, desenvolvessem
o mercado fotovoltaico através do setor residencial. Segundo [19], em 2008 os
países membros da IEA – PVPS, instalaram cerca de 5,56 GW de capacidade em
sistemas fotovoltaicos, o que representou um aumento em torno de 150% em
relação ao ano anterior.
2.1.
Configurações básicas
de um sistema fotovoltaico
Os sistemas fotovoltaicos podem ser
classificados em três categorias: sistemas fotovoltaicos isolados; sistemas
fotovoltaicos híbridos e sistemas fotovoltaicos conectados à rede. A utilização
de cada tipo de sistema dependerá de características específicas em cada caso,
como: tipo de carga a ser alimentada, a disponibilidade do sistema elétrico de
distribuição e disponibilidade de recursos financeiros. Será apresentado a
descrição dos SFCR empregados em Micro ou Minigeração, o qual é o foco deste
trabalho.
Os SFCR são sistemas que através do
uso de inversores injetam a energia gerada pelo arranjo fotovoltaico
diretamente no barramento do centro de distribuição da UC, podendo ser
consumida localmente ou disponibilizada ao sistema elétrico comercial. Estes
sistemas são compostos basicamente pelo arranjo fotovoltaico, inversor, cargas
a serem alimentadas, sistemas de medição e rede de transmissão ou distribuição.
A interconexão ao sistema elétrico de potência ocorre graças aos inversores
capazes de adaptar a energia fotogerada às características da rede, tensão e
frequência.
Uma característica deste sistema é a
não utilização de sistemas de armazenamento, o que implica na redução de custos
e o funcionamento de forma paralela ao sistema elétrico de distribuição. Assim,
a instalação do consumidor ora receberá energia do sistema fotovoltaico, ora do
sistema de distribuição. A Figura Fig. 2
apresenta um esboço de uma Microgeração em uma residência.
Fig. 2. Diagrama esquemático representando uma Micro Geração utilizando SFCR.
Fonte. Adaptada de [20].
A. Os painéis fotovoltaicos
instalados sobre a cobertura da edificação ou outro tipo de estrutura de
sustentação, quando expostos a irradiação solar passam a gerar energia elétrica
em corrente contínua;
B. A energia gerada é
conduzida ao inversor de frequência, que automaticamente fará conversão da
energia gerada para corrente alternada;
C. A energia é
disponibilizada a residência/comércio/indústria para ser consumida
instantaneamente;
D. A energia excedente é
disponibilizada (injetada) a rede da concessionária, esta fara a medição, para
posterior calculo da compensação da energia consumida pela UC.
Este sistema possibilita aliviar a
demanda da rede durante o dia, pois em determinados momentos, a edificação
estará consumindo energia e em outros injetando energia a rede da distribuidora.
2.2.
Dimensionamento do
sistema
De acordo com [21], o dimensionamento
do sistema fotovoltaico pode ser realizado de três formas:
·
Produção
máxima de energia fotovoltaica;
·
Produção
de energia fotovoltaica equivalente ao consumo da instalação, ao qual o gerador
será conectado (Auto suficiência líquida);
·
Produção
de energia fotovoltaica para atender uma determinada fração do consumo
elétrico;
Neste trabalho será adotado o
dimensionamento considerando a produção de energia equivalente ao consumo da
instalação.
2.3.
Consumo da Instalação
A Tabela 1 apresenta o consumo dos
últimos 12 meses da Unidade Consumidora a ser instalada a Microgeração. Com
base neste consumo será dimensionado o sistema de geração fotovoltaico.
Tabela 1. Consumo em kWh da UC.
|
Descrição
|
Consumo
kWh
|
Custo Energia
R$
|
ICMS
30%
|
PIS/PASEP
1%
|
Total
|
|
Janeiro
|
529
|
R$ 295,41
|
R$ 128,44
|
R$ 4,28
|
R$ 428,14
|
|
Fevereiro
|
483
|
R$ 269,73
|
R$ 117,27
|
R$ 3,91
|
R$ 390,91
|
|
Março
|
492
|
R$ 274,75
|
R$ 119,46
|
R$ 3,98
|
R$ 398,19
|
|
Abril
|
454
|
R$ 253,53
|
R$ 110,23
|
R$ 3,67
|
R$ 367,44
|
|
Maio
|
389
|
R$ 217,23
|
R$ 94,45
|
R$ 3,15
|
R$ 314,83
|
|
Junho
|
480
|
R$ 268,05
|
R$ 116,54
|
R$ 3,88
|
R$ 388,48
|
|
Julho
|
439
|
R$ 245,16
|
R$ 106,59
|
R$ 3,55
|
R$ 355,30
|
|
Agosto
|
408
|
R$ 227,84
|
R$ 99,06
|
R$ 3,30
|
R$ 330,21
|
|
Setembro
|
413
|
R$ 230,64
|
R$ 100,28
|
R$ 3,34
|
R$ 334,25
|
|
Outubro
|
398
|
R$ 222,26
|
R$ 96,63
|
R$ 3,22
|
R$ 322,11
|
|
Novembro
|
409
|
R$ 228,40
|
R$ 99,31
|
R$ 3,31
|
R$ 331,02
|
|
Dezembro
|
438
|
R$ 244,60
|
R$ 106,35
|
R$ 3,54
|
R$ 354,49
|
|
Média Mensal
|
444
|
R$ 248,13
|
R$ 107,88
|
R$ 3,60
|
R$ 359,61
|
|
Média Diária
|
15
|
R$ 8,16
|
R$ 3,55
|
R$ 0,12
|
R$ 11,82
|
Será utilizado a média do
consumo diário para obter a média de consumo anual, considerando 365 dias de
consumo.
2.4.
Radiação solar
incidente efetiva (Gdaeff)
Conhecer a radiação que irá incidir
sobre os módulos do sistema fotovoltaico é fundamental para o seu
dimensionamento e estudo de viabilidade. A radiação solar incidente sobre um
painel fotovoltaico, não depende somente das condições atmosféricas, mas também
da posição geográfica, horário do dia, e dia do ano. Isso se explica pela
órbita da terra em torno do sol.
De acordo com [22], a estimativa da irradiação anual que incide sobre os
geradores fotovoltaicos compreende três etapas: Cálculo da irradiação anual que
incide sobre uma superfície horizontal, cálculo da irradiação anual incidente
sobre uma superfície inclinada e o cálculo da irradiação anual efetiva
incidente sobre a superfície do gerador fotovoltaico.
O cálculo da irradiação anual que
incide sobre os geradores fotovoltaicos é um procedimento trabalhoso, isso pelo
elevado número de operações aritméticas envolvidas. Além de cálculos
trigonométricos, são necessários modelos de distribuição temporal e espacial da
radiação solar [23].
Visando facilitar a simulação e
dimensionamento de aproveitamentos solares, o Laboratório de Energia Solar da
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), desenvolveu o software
SOLARCAD. Trata se de um pacote de programas, que visam o projeto de sistemas
de energia solar e seus componentes, abrangendo tanto sistemas térmicos, como
fotovoltaicos. Dentre os módulos que compõem o SOLARCAD, o RADIASOL 2 é empregado
para o cálculo da intesidade da radiação solar sobre o gerador fotovoltaico.
Na Tabela 2 são apresentados os dados
fornecidos pelo software referentes a irradiação (média diária global
horizontal, média diária inclinada, média diária difusa inclinada, média diária
direta inclinada) para a cidade de Ijuí, localizada na Latitude = -28.38, Longitude
= 53.9. Para simulação foram considerados os valores para Azimute = 0, e
Inclinação = 28°.
Tabela
2. Dados
Programa RADIASOL 2 - Irradiação Média (kWh/m²/dia).
|
Mês
|
Irradiação média (kWh/m²/dia)
|
Irradiação média
(kWh/m²/mês)
|
|
Global
|
Direta
|
Difusa
|
Inclinada
|
|
Janeiro
|
7,1
|
3,87
|
2,58
|
6,53
|
202,43
|
|
Fevereiro
|
6,13
|
3,36
|
2,68
|
6,11
|
171,08
|
|
Março
|
5,56
|
3,94
|
2,11
|
6,11
|
189,41
|
|
Abril
|
4,15
|
2,97
|
2,01
|
5,02
|
150,6
|
|
Maio
|
3,35
|
2,72
|
1,71
|
4,47
|
138,57
|
|
Junho
|
3,02
|
2,65
|
1,6
|
4,28
|
128,4
|
|
Julho
|
2,99
|
2,43
|
1,65
|
4,11
|
127,41
|
|
Agosto
|
3,96
|
3,13
|
1,87
|
5,04
|
151,2
|
|
Setembro
|
4,52
|
2,83
|
2,31
|
5,19
|
160,89
|
|
Outubro
|
5,63
|
3,38
|
2,4
|
5,83
|
174,9
|
|
Novembro
|
6,58
|
3,44
|
2,76
|
6,27
|
194,37
|
|
Dezembro
|
6,9
|
3,39
|
2,83
|
6,29
|
188,7
|
|
Média
Mensal
|
4,99
|
3,18
|
2,21
|
5,44
|
164,83
|
Conhecendo os valores para
posicionamento dos módulos (inclinação (β) e azimute (α)) e a
irradiação anual incidente sobre a superfície dos geradores fotovoltaicos,
pode-se calcular através da equação 01 o valor irradiação efetiva sobre os
geradores fotovoltaicos, considerando perdas como a reflexão da irradiação
incidente e o efeito da poeira sobre os módulos. Para o cálculo será
considerado os coeficientes apresentados na Tabela 3 para uma superfície com
grau mediano de sujeira, que se caracteriza por uma perda de transparência de
3% na direção normal à superfície.
|
|
(1)
|
|
|
(2)
|
onde: Gdaeff(β,α)
- Irradiação anual efetiva que incide sobre a superfície do gerador para ângulo
azimutal (α) e ângulo de inclinação (β) (kWh/m²); Ga(βopt)
– Irradiação anual incidente sobre uma superfície inclinada para um ângulo
βopt, que permite que a captação da radiação solar pelo módulo
seja máxima; β – ângulo de inclinação do módulo fotovoltaico; βopt
– ângulo de inclinação que permite que a captação da radiação solar pelo módulo
seja máxima.
Tabela
3. Valores
dos coeficientes para superfícies com grau mediano de sujeira.
|
Coeificientes
|
Tsujo(0)/Tlimpo(0)=0,97
|
|
i=1
|
i=2
|
i=3
|
|
g1i
|
8x10-9
|
3,8x10-7
|
-1,218x10-4
|
|
g2i
|
-4,27x10-7
|
8,2x10-6
|
2,892x10-4
|
|
g3i
|
-2,25x10-5
|
-1,034x10-4
|
0,9314
|
Substituindo os dados de orientação
utilizados, α=o° e β=28°=βopt, na equação 08, obtem-se gi=g3.
Aplicando g3 na equação 04 encontra se a irradiação anual incidente efetiva
sobre o gerador fotovoltaico:
|
|
(3)
|
|
|
(4)
|
A partir do somatório da irradiação
média mensal inclinada, aplicada a Equação 04, se obtém a irradiação
anual incidente efetiva sobre o gerador fotovoltaico.
|
|
(5)
|
2.5.
Potência Nominal
Instalada (Pnominal)
A potência do sistema pode ser obtida
a partir da equação 6, adaptada de Lorenzo (2002).
|
|
(6)
|
onde: EAC – Energia necessária
a ser produzida pelo sistema anualmente; Pnominal – Potência nominal do
sistema; Gdaeff – Irradiação anual efetiva que incide sobre a superfície do
gerador (kWh/m²); G* - Irradiancia de 1.000 W/m². Valor com que se determina a
potência nominal dos módulos; FS – fator que expressa as perdas por
sombreamento e PR – Fator que expressa o rendimento global da instalação.
|
|
(7)
|
2.6.
Escolha do sistema
Com base no resultado apresentado na
equação 06, será escolhido kit gerador fotovoltaico de 3,96 kWp, encontrado no
mercado nacional a um custo total de R$ 21.250,00, constituído pelos
componentes apresentados na Tabela 4.
Tabela
4. Componentes
do kit Gerador Fotovoltaico Conectado a Rede.
|
Descrição
|
Quantidade
|
|
Canadian Solar 72 Cells 330 W POLY-SI
|
12
|
|
Inversor Sungrouw Monofásico 3 kW – 1
MPPT
|
1
|
|
String Box ½ Corda 1 saída
|
1
|
|
Estrutura de Fixação
|
1
|
|
Cabos e conectores
|
1
|
2.7.
Estimativa da energia
produzida pelo sistema
A partir da irradiação para o local da instalação, aplicada
a equação 8, pode-se obter a estimativa de produção da energia do sistema de
microgeração. A produção mensal é apresentada na Tabela 5.
|
|
(8)
|
Tabela
5. Estimativa
de produção em kWh.
|
Mês
|
Ponta
(18:00 ás 21:00 hs)
|
Fora ponta
(00:00 às 18:00 e 21:00 às 24:00 hs)
|
|
Janeiro
|
2
|
641
|
|
Fevereiro
|
-
|
542
|
|
Março
|
-
|
600
|
|
Abril
|
-
|
477
|
|
Maio
|
-
|
439
|
|
Junho
|
-
|
407
|
|
Julho
|
-
|
403
|
|
Agosto
|
-
|
479
|
|
Setembro
|
-
|
509
|
|
Outubro
|
-
|
555
|
|
Novembro
|
1
|
616
|
|
Dezembro
|
3
|
598
|
2.8.
Utilização do sistema
de compensação
A partir da energia
estimada a ser produzida pela microgeração, pode-se realizar a comparação entre
o benefício trazido pelo sistema de compensação, implantado a partir da
publicação da resolução Aneel 482.
2.9.
Economia proporcionada
fazendo uso do sistema de compensação
No sistema de compensação
implantado pela resolução 482, toda a energia injetada a rede resultará em
crédito ao consumidor para abater de seu consumo futuro. Este crédito terá uma
validade de 60 meses. Destaca-se, que apesar da unidade consumidora gerar 100 %
do seu consumo, a concessionária fará a cobrança de um custo de disponibilidade,
o qual é cobrado em kWh: 30 kWh para unidade monofásica, 50 para unidade
bifásica e 100 kWh para unidade trifásica. A unidade em estudo é uma unidade consumidora
monofásica. A Tabela 6 apresenta a economia
mensal proporcionada pelo sistema de geração fotovoltaico no primeiro ano. A
economia é resultante do custo da energia mensal, sem a instalação do sistema,
subtraída do custo da energia mensal com o sistema instalado. Pode-se
verificar que a soma totaliza R$ 4.293,81.
Tabela
6. Economia
mensal proporcionada pelo sistema com o uso de sistema de compensação.
|
Período
|
Custo da Energia sem sistema (R$)
|
Produção + Crédito acumulado (kWh)
|
Custo energia com sistema (R$)
|
|
Economia Mensal
(R$)
|
|
Ano
1
|
Janeiro
|
428,14
|
643,16
|
24,28
|
|
403,86
|
|
Fevereiro
|
390,91
|
656,50
|
24,28
|
|
366,63
|
|
Março
|
398,19
|
773,75
|
24,28
|
|
373,91
|
|
Abril
|
367,44
|
759,04
|
24,28
|
|
343,16
|
|
Maio
|
314,83
|
743,83
|
24,28
|
|
290,55
|
|
Junho
|
442,91
|
761,98
|
67,22
|
|
375,69
|
|
Julho
|
405,07
|
685,22
|
32,99
|
|
372,08
|
|
Agosto
|
376,47
|
725,13
|
27,68
|
|
348,79
|
|
Setembro
|
381,08
|
826,53
|
27,68
|
|
353,40
|
|
Outubro
|
367,24
|
968,09
|
27,68
|
|
339,56
|
|
Novembro
|
377,39
|
1186,94
|
27,68
|
|
349,71
|
|
Dezembro
|
404,15
|
1379,06
|
27,68
|
|
376,47
|
Destaca-se, que a partir
de dados de geração de um sistema instalado em uma residência habitada por uma
família, composta por dois adultos e uma criança menor de 05 anos, os
percentuais de a energia injetada na rede de distribuição são apresentados na Tabela 7.
Tabela 7. Percentuais de energia injetada na rede de
distribuição.
|
Mês
|
Percentual (%)
|
|
Janeiro
|
18,50
|
|
Fevereiro
|
42,94
|
|
Março
|
24,32
|
|
Abril
|
7,23
|
|
Maio
|
20,77
|
|
Junho
|
26,86
|
|
Julho
|
22,73
|
|
Agosto
|
10,00
|
|
Setembro
|
20,00
|
|
Outubro
|
42,63
|
|
Novembro
|
34,71
|
|
Dezembro
|
37,99
|
Os dados apresentados na Tabela 7, foram extraídos pelo
próprio autor de uma Unidade Consumidora (UC), atendida pelo Departamento
Municipal de Energia de Ijuí (DEMEI), UC-17501/3, inversor de frequência Solar
Energy do Brasil, modelo SE-TL2K.
2.10.
Economia proporcionada
sem o uso do sistema de compensação
Anteriormente
a publicação da resolução 482, a unidade consumidora com sistema de
microgeração fotovoltaica, poderia fazer uso apenas da energia gerada durante o
consumo, ou seja, a energia gerada nos períodos do dia, que não tivesse consumo
no mesmo instante, era injetada na rede e não gerava crédito a UC. A Tabela 8, apresenta a economia
mensal proporcionada pelo sistema de geração fotovoltaico no primeiro ano, sem
a utilização do sistema de compensação. Pode-se verificar que a soma totaliza R$
3.898,19.
Tabela
8. Economia
mensal proporcionada pelo sistema sem o uso de sistema de compensação.
|
Período
|
Custo da Energia sem sistema (R$)
|
Produção (descontada energia injetada na rede)
|
|
Custo energia com sistema
|
Economia Mensal (R$)
|
|
Ano
1
|
Janeiro
|
R$
428,14
|
524,18
|
|
24,28
|
R$
403,86
|
|
Fevereiro
|
R$
390,91
|
309,46
|
|
140,45
|
R$
250,45
|
|
Março
|
R$
398,19
|
454,27
|
|
30,54
|
R$
367,65
|
|
Abril
|
R$
367,44
|
442,78
|
|
24,28
|
R$
343,16
|
|
Maio
|
R$
314,83
|
347,66
|
|
33,46
|
R$
281,37
|
|
Junho
|
R$
442,91
|
297,79
|
|
168,13
|
R$
274,78
|
|
Julho
|
R$
405,07
|
311,59
|
|
117,57
|
R$
287,51
|
|
Agosto
|
R$
376,47
|
431,02
|
|
27,68
|
R$
348,79
|
|
Setembro
|
R$
381,08
|
407,52
|
|
27,68
|
R$
353,40
|
|
Outubro
|
R$
367,24
|
318,15
|
|
73,68
|
R$
293,56
|
|
Novembro
|
R$
377,39
|
402,74
|
|
27,68
|
R$
349,71
|
|
Dezembro
|
R$
404,15
|
372,76
|
|
60,20
|
R$
343,95
|
3.
Análise Econômica
Para análise econômica de
ambas as situações, economia com uso de sistema de compensação e sem uso de
sistema de compensação, será utilizado o Período de Retorno Descontado (PRD)
(Júnior, 2005) . O período de retorno descontado PRD, estima o tempo
necessário para recuperar o capital investido na instalação do sistema
fotovoltaico. Este cálculo considera o valor do custo de capital, ou seja, a
taxa de retorno e a vida útil do equipamento. Através das equações 20 e 21 é
possível calcular o PRD.
|
|
(9)
|
onde: PRD – Período de retorno
descontado; n – Vida útil do sistema (25 anos); FRC(d,n) – Fator de
recuperação de capital; PRS – Período de Retorno Simples.
Para o cálculo do PRS será
considerada a economia anual proporcionada pelo sistema de geração
fotovoltaico.
|
|
(10)
|
O fator de recuperação de
capital (FRC) é utilizado para análise de alternativas energéticas, o qual
anualiza o valor de um determinado investimento feito no presente, considerando
uma determinada taxa “d” de desconto e um período de “n” anos.
|
|
(11)
|
Considerando uma taxa de
desconto de 7% e vida útil de 25 anos, se obtém um FRC(7%,25)= 0,0858105. A
partir dos parâmetros, pode-se achar o período de retorno descontado para cada
uma das situações.
Para a microgeração
utilizando sistema de compensação, o PRS apresenta um prazo de 4,08 anos, já o
PRD apresenta um prazo de 8,74 anos. Considerando sem o sistema de compensação,
o PRS atinge um prazo superior de 4,49 anos e o PRD de 9,63 anos.
4.
Conclusões
A diversificação da matriz
energética é de interesse de todas as nações. Uma matriz energética
diversificada permite o uso eficiente dos recursos naturais de um país para a
produção de energia elétrica. Fontes renováveis, como solar e eólica, podem ser
empregadas como complementares a energia de base do sistema elétrico. Desta
forma, uma legislação que contribua para o desenvolvimento de um mercado de
energia fotovoltaica, ou renovável, contribuirá significativamente para uma
matriz energética diversificada.
A partir da sintetização
da legislação do setor elétrico nacional brasileiro, realizado neste trabalho, verifica-se
que a criação do mercado da tecnologia fotovoltaica teve inicio a partir da
publicação da Resolução Normativa nº 482. A publicação desta resolução tornou
possível a utilização de sistemas fotovoltaicos por consumidores de energia elétrica.
Já a implantação do sistema de compensação, tornou o investimento em
microgeração de energia elétrica, atraente para consumidores de baixa tensão, proporcionando
uma redução de aproximadamente de 10,8 % do tempo de retorno do investimento.
Pode-se concluir que o desenvolvimento
de um mercado de energia renovável, inicia-se a partir de uma legislação
moderna e eficiente, a qual proporcione aos investidores a redução do tempo de
retorno do investimento. Estes por sua vez, irão aquecer o mercado
fotovoltaico, a partir da busca pela instalação de sistemas, resultando no
amadurecimento do mercado, tornando esta fonte cada vez mais competitiva.
Agradecimentos
Os autores agradecem a revista +Ingenio pela
oportunidade de publicação deste artigo, assim como, ao curso de Eletrotécnica
da Escola Técnica Estadual 25 de julho, pelo apoio ao desenvolvimento desta pesquisa
sobre este tema, o qual é de grande relevância ao setor elétrico nacional.
Referencias
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[1]
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Empresa
de Pesquisa Energética, Balanço Energático Nacional – Relatório Síntese, Empresa
de Pesquisa Energética, Rio de Janeiro, p. 06, 2017.
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Macêdo,
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fotovoltaicos conectados à rede. USP – Universidade de São Paulo. São Paulo, 2006.
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19 de Dezembro 2018, Disponível em: < http://www2.aneel.gov.br/scg/gd/GD_Fonte.asp >. Acesso em: 19 dezembro. 2018.
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[4]
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Oliveira,
S. H. Geração distribuida de eletricidade; inserção de edificações
fotovoltaicas conectadas à rede no Estado de São Paulo. Tese de Doutorado -
Programa Interunidades de Pós Graduação em Energia da Universidade de São
Paulo. USP - Universidade
de São Paulo. São Paulo, 2002.
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Globo,
Primeira usina solar comercial do Brasil atrai negócios para o Ceará, 12 de
Dezembro 2011, Disponível em: <http://g1.globo.com/ceara/noticia/2011/12/primeira-usina-solar-comercial-do-brasil-atrai-negocios-para-o-ceara.html>.
Acesso em: 17 julho. 2018.
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[6]
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Schonardie,
M. F., Conversor PWM bi-direcional trifásico aplicado a sistemas
fotovoltaicos interligados com controle de potência ativa e reativa modelado
por transformada dq0,Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2007.
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[7]
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Lei nº. 9.074, de 7 de julho de 1995. Estabelece normas para outorga e
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providências. Diario Oficial da União. Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9074cons.htm>. Acesso em: 18 de julho de 2018.
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|
[9]
|
_______.
Decreto n.º 2.003, de 10 de setembro de 1996. Regulamenta a produção de
energia elétrica por Produtor Independente e por Autoprodutor e dá outras
providências. Diario Oficial da União Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/decreto/d2003.htm>.
Acesso em: 18 de julho de 2018.
|
|
[10]
|
_______.
Lei nº 9.427, de 26 de dezembro de 1996. Institui a Agência Nacional de
Energia Elétrica - ANEEL, disciplina o regime das concessões de serviços
públicos de energia elétrica e dá outras providências. Diario Oficial da
União. Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9427cons.htm>. Acesso em: 18 de julho de 2018.
|
|
[11]
|
_______.
Lei nº 9.478, de 6 de agosto de 1997. Dispõe sobre a política energética
nacional, as atividades relativas ao monopólio do petróleo, institui o
Conselho Nacional de Política Energética e a Agência Nacional do Petróleo e
dá outras providências. Diario Oficial da União. Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9478.htm>. Acesso em: 18 de julho de 2018.
|
|
[12]
|
_______.
Lei nº 9.648, de 27 de maio de 1998. Altera dispositivos das Leis 3.890-a, de
25 de abril de 1961, 8.666, de 21 de junho de 1993, 8.987, de 13 de fevereiro
de 1995, 9.074, de 7 de julho de 1995, 9.427, de 26 de dezembro de 1996,
autoriza o poder executivo a promover a reestruturação da centrais elétricas
brasileiras S.A. - Eletrobras e de suas subsidiárias, e dá outras
providências. Diario Oficial da União. Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9648cons.htm>. Acesso em: 18 de julho de 2018.
|
|
[13]
|
ANEEL
- Agência Nacional da Energia Elétrica. Resolução n.º 281, de 1º de outubro
de 1999. Estabelece as condições gerais de contratação do acesso,
compreendendo o uso e a conexão, aos sistemas de transmissão e distribuição
de energia elétrica. Disponível em ANEEL: <http://www.aneel.gov.br/cedoc/bres1999281.pdf.>
Acesso em 18 de julho de 2018.
|
|
[14]
|
Brasil.
Lei n.º 10.438, de 26 de abril de 2002. Dispõe sobre a expansão da oferta de
energia elétrica emergencial, recomposição tarifária extraordinária, cria o
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA), a
Conta de Desenvolvimento Energético (CDE), dispõe sobre a universalização do
109 serviço público de energia elétrica, dá nova redação às leis nº 9.427, de
26 de dezembro de 1996, n.º 9.648, de 27 de maio de 1998, n.º 3.890-A, de 25
de abril de 1961, n.º 5.655, de 20 de maio de 1971, n.º 5.899, de 5 de julho
de 1973, Nº 9.991, de 24 de julho de 2000, e dá outras providências. Diario
Oficial da União. Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/2002/l10438.htm>. Acesso em: 18 de julho de 2018.
|
|
[15]
|
_______.
Lei n°.10.762, DE 11 DE NOVEMBRO DE 2003. Dispõe sobre a criação do Programa
Emergencial e Excepcional de Apoio às Concessionárias de Serviços Públicos de
Distribuição de Energia Elétrica. Diario Oficial da União. Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/Leis/2003/L10.762.htm>. Acesso em: 18 de julho de 2018.
|
|
[16]
|
_______.
Lei n°. 10.848, de 15 de março de 2004. Dispõe sobre a comercialização de
energia elétrica, altera as Leis nos 5.655, de 20 de maio de 1971, 8.631, de
4 de março de 1993, 9.074, de 7 de julho de 1995, 9.427, de 26 de dezembro de
1996, 9.478, de 6 de agosto de 1997, 9.648, de 27 de maio de 1998, 9.991, de
24 de julho de 2000, 10.438, de 26 de abril de 2002, e dá outras
providências. Diario Oficial da União. Disponível em:
<https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2004-2006/2004/Lei/L10.848.htm>.
Acesso em: 18 de julho de
2018.
|
|
[17]
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______.
Decreto n.º 5.163 de 30 de julho de 2004. Regulamenta a comercialização de
energia elétrica, o processo de outorga de concessões e de autorizações de
geração de energia elétrica, e dá outras providências. Diario Oficial da
União. Disponível em: <https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2004-
2006/2004/Decreto/D5163.htm>.
Acesso em: 18 de julho de 2018.
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Canal
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https://www.canalenergia.com.br/noticias/53062316/isencao-de-icms-sobre-geracao-distribuida-alcanca-todo-pais>.
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