ESTUDO PROSPECTIVO E ECONÔMICO DA SUBSTITUIÇÃO DO CHUVEIRO
ELÉTRICO PELO AQUECEDOR SOLAR - PARTE II: PESQUISA REALIZADA
JUNTO AOS USUÁRIOS E SUAS INSTALAÇÕES
Lucilene Silva Dias1 (MSc.); Sebastião C. Guimarães Jr.2 (Dr.); José R. Camacho2 (PhD)
1
Faculdade de Tecnologia São Carlos, Joinville – SC, [email protected]
Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Elétrica, Núcleo de Eletricidade Rural e Fontes Alternativas de
Energia (NERFAE), Uberlândia – MG, [email protected] ; [email protected]
2
Resumo – Neste artigo, Parte II, são estudadas algumas
características dos usuários de aquecimento solar para
verificar o seu nível de conhecimento sobre aquecimento
solar bem como suas instalações são avaliadas in loco
para checar se estão em conformidade com as
recomendações de projeto. Por ultimo é analisado o
consumo de energia elétrica que estas residências
apresentaram após a instalação do aquecedor solar. O
objetivo consiste em se ter um conhecimento geral o
comportamento dos usuários de aquecimento solar, seu
nível de satisfação e como estão sendo feitas as
instalações. Espera-se com este estudo que se possam
fornecer subsídios para políticas de inserção da
tecnologia junto à população.
Palavras-Chave - Aquecimento solar, Chuveiro
elétrico, Fontes renováveis de energia, Pesquisa de campo
A PROSPECTIVE AND ECONOMIC STUDY
IN THE SUBSTITUTION OF THE
ELECTRIC SHOWER BY THE SOLAR
WATER HEATER - PART II: RESEARCH
QUESTIONNAIRES ON USERS AND THEIR
INSTALLATIONS
Abstract – In this paper, Part II, some characteristics
of the water solar heating users are studied in order to
evaluate their knowledge about solar heating. The users’
installations are evaluated in loco to check if they are in
accordance to the project recommendations. At last it is
analyzed the electric energy consumption for those
residences using solar water heating. The objective is to
have a general overview about the behavior of the solar
heater users, evaluate their level of satisfaction and how
installations are being made. It is expected that with this
study subsidies can be made to politics of insertion of this
technology to the population.
1
Keywords - Electric shower, Field Research, Renewable
and Alternative Energy, Solar Water Heating.
I. INTRODUÇÃO
O Brasil vivenciou em 2001 uma crise energética, o
“apagão”, que obrigou toda a população a economizar
energia elétrica. Como alternativa à crise muitas famílias
optaram pela instalação do aquecedor solar como forma de
atender à restrição de consumo de energia elétrica imposta
pelo governo. A mídia fez uma grande divulgação do
aquecedor solar em substituição ao chuveiro elétrico e a
indústria do setor teve um crescimento atípico
No Brasil, entretanto, o número de aquecedores solares
instalados representa uma pequena parcela de consumo
referente ao uso final aquecimento de água, fato justificado
pelo alto custo de aquisição do aquecedor solar.
Para tornar o aquecimento solar a forma usual de se obter
água quente nas residências há muito que ser feito no Brasil
em termos de incentivo à expansão das vendas desta
tecnologia. È necessária uma maior divulgação e um maior
esclarecimento desta alternativa pelos fabricantes,
revendedores e governo junto aos consumidores, o que pode
influenciar e facilitar sua decisão de compra do equipamento.
Para fomentar políticas de incentivo ao uso do aquecedor
solar é necessário, então, se ter um conhecimento melhor
sobre os usuários destes sistemas para entender as barreiras
que impedem ou dificultam a sua aquisição.
Neste sentido, o trabalho desenvolvido por [5] objetiva
fazer um levantamento de diversos itens relacionados à
utilização da tecnologia solar para aquecimento de água.
Numa primeira etapa é proposta uma comparação econômica
na substituição do chuveiro elétrico pelo aquecedor solar,
mostrando o tempo de retorno do investimento do aquecedor
solar e a economia obtida no final do ciclo de vida de
utilização deste [6], [7] e [8]. No artigo [9] é feito um estudo
do sistema de aquecimento solar junto à população em geral,
arquitetos e engenheiros e junto aos instaladores destes
equipamentos.
Neste artigo, na sua parte II, serão mostradas aqui algumas
características que foram levantadas junto aos usuários, que
optaram pela alternativa de aquecimento solar. Estas
características são: o número de moradores, idade,
escolaridade, renda familiar, grau de conhecimento sobre
aquecimento solar, etc. Com os dados estudados espera-se
compreender melhor quem poderão ser os potenciais
usuários desta tecnologia e que se possam fornecer subsídios
para se programar políticas que visem à inserção desta
tecnologia junto ao maior número possível de pessoas junto á
população em geral.
Em seguida foram estudadas in loco as instalações destes
usuários. Foram avaliados: ângulos de inclinação e
declinação dos coletores solares, uso da resistência auxiliar,
limpeza do aquecedor solar, etc. Os resultados obtidos
ajudarão avaliar se os usuários são informados corretamente
quanto ao uso destes equipamentos no ato da compra bem
como avaliar se as instalações estão corretamente instaladas.
Por ultimo é feita uma avaliação nas contas de energia
elétrica, antes e após a instalação do equipamento, para que
se possa comprovar ou não se de fato houve uma redução na
conta destes usuários.
As medições dos ângulos de inclinação das placas foram
feitas com um inclinômetro, mostrado na Figura 1.
Fig.1. Inclinômetro utilizado nas medições.
II. DESCRIÇÃO DA PESQUISA
A metodologia adotada para levantamento dos dados
consistiu na aplicação de um questionário, mostrado na
Tabela I, a todas as residências visitadas cujos endereços
foram obtidos junto às lojas revendedoras de equipamento
solar. O objetivo inicial era visitar só as residências onde
houvesse a possibilidade de se fazer um levantamento do
consumo da energia elétrica antes e depois da substituição do
chuveiro elétrico pelo aquecedor solar. Ao se pesquisar as
residências onde haviam sido instalados aquecedores solares
nos dois últimos anos foram verificadas que:
• 19 famílias instalaram o aquecedor solar na construção
da casa;
• 34 famílias fizeram a substituição do chuveiro elétrico.
III. CARACTERIZAÇÃO DOS MORADORES
As pesquisas realizadas junto às famílias que adquiriram o
aquecedor terão seus resultados mostrados nas subseções
seguintes.
A. Número de Moradores por Habitação
Este dado da Figura 2 permite estabelecer os valores de
economia per capita obtida com a substituição do chuveiro
elétrico. Constitui também num dado importante para se
estimar o consumo de energia elétrica de cada residência.
TABELA I
Questionário para os usuários de aquecimento solar
Fig.2. Distribuição de freqüência do numero de moradores por
habitação.
A moda obtida foi de 4 moradores, o número máximo
encontrado foi 9 ficando a média em 3,6 moradores por
residência. O número de pessoas na moradia interfere no
tempo de retorno do investimento e o resultado encontrado
aqui leva a concluir que o tempo médio de retorno do
investimento é de 7 anos [5], [6], [7] e [8].
Durante as visitas também foram feitas medições do
ângulo de inclinação e da orientação das placas, para
verificar se os aquecedores foram instalados adequadamente.
B. Idade dos Moradores
Na Figura 3 é mostrada uma distribuição bastante variada
principalmente por ter considerado a idade dos responsáveis
da casa (pais). Considerando apenas a idade dos filhos, tratase de uma população bastante jovem com média de 48% de
ocorrência de idades até 30 anos. Uma população mais jovem
tende a tomar banhos mais demorados e a instalação de um
aquecedor solar nestas residências representaria uma
economia de energia elétrica ainda maior.
Espera-se que a probabilidade da população jovem fazer
opção pelo aquecimento solar, quando constituírem família,
aumente pelo fato destas pessoas já terem tido alguma
experiência com o uso desta tecnologia tornando-se também
potenciais difusores da mesma.
Fig.6. Meios de informação a respeito do aquecedor solar.
Fig.3. Distribuição da população por faixas etárias.
C. Escolaridade
A maioria (70%) dos responsáveis pelas casas pesquisadas
possui pelo menos o segundo grau completo, sendo que 30%
deste total se referem às pessoas com ensino superior, como
é mostrada na Figura 4. Pode-se concluir que a escolaridade
das pessoas é um fator decisivo na compra por novas
tecnologias de aquecimento.
Fig.4. Escolaridade das pessoas que adquiriram aquecedor solar.
D. Renda Familiar
Como esperado, na Figura 5 é mostrado, que as famílias
entrevistadas pertencem a uma classe social mais elevada,
com 53% das famílias possuindo uma renda familiar superior
a 10 salários mínimos (SM). A renda média encontrada foi
de 9 SM. Apenas 6 famílias são de classe social mais baixa
onde a faixa salarial mínima encontrada foi de 3 SM.
Fig.5. Distribuição de freqüência do numero de salários mínimos
das famílias.
IV. CONHECIMENTO DOS ENTREVISTADOS
A. Meios de Informação a Respeito da Tecnologia de
Aquecimento Solar
O conhecimento através de amigos ou vizinhos é meio de
comunicação que mais atua na difusão da forma de
aquecimento solar, Figura 6. O item “outros” se refere à
internet, escola e demonstração comercial em shopping.
B. Conhecimento de Linhas de Crédito Específico para
Financiamento do Aquecedor Solar
Os resultados obtidos mostram que a grande maioria
(87%) das pessoas não possui qualquer conhecimento da
existência de algum financiamento. O restante (13%) que
responderam sim à pergunta, não soube dizer como obter este
financiamento.
Este resultado pode ser explicado pelo fato de que a
maioria destas famílias tinha alto poder aquisitivo e por este
motivo não tiveram interesse em procurar um financiamento
para a compra do aquecedor solar. De acordo com
informações obtidas junto a Caixa Econômica Federal não
existia a possibilidade de se financiar a compra do aquecedor
em linha de crédito especifica, mas apenas inserindo-a na
linha de crédito destinada à construção da casa própria
(CONSTRUCARD). Segundo informações obtidas nesta
mesma agência bancária, na época do racionamento de
energia elétrica o governo lançou um financiamento
específico para a compra do aquecedor solar, mas este não
teve grande procura e logo foi extinto.
V. DETALHES REFERENTES ÀS INSTALAÇÕES
A. Ângulo de Inclinação dos Coletores Solares
No Brasil a superfície receptora da radiação solar deve
estar voltada para o Norte, pois assim estão expostos a um
maior número de horas de insolação. Para maior energia total
anual a inclinação das placas deve coincidir com a latitude do
local [4]. No caso de Uberlândia esta inclinação está em
torno de 20º. Usando-se o inclinômetro da Figura 1 foram
feitas 43 medições no total, sendo que 32 eram de casas onde
houve a substituição do chuveiro elétrico e 11 de casas onde
o aquecedor foi instalado no momento da construção. O
resultado é mostrado na Figura 7. A média encontrada foi de
22,74º e o desvio padrão de 5,48º, ficando a moda no
intervalo de 22-25º.
Observa-se que as instalações visitadas não obedecem a
um critério específico no que diz respeito ao ângulo de
inclinação das placas. Na maioria das residências visitadas,
as placas se encontravam deitadas sobre o telhado tendo a
inclinação deste. Em 10 das residências visitadas as placas se
encontravam montadas sobre um suporte e destas apenas 4
possuíam ângulos na faixa entre 18-22º. Daí pode-se concluir
que o uso do suporte visava apenas obter a orientação correta
e não uma maior eficiência do sistema. Uma destas
instalações visitadas é mostrada na Figura 8.
Para as residências que instalaram o aquecedor solar
durante a construção, foram encontradas duas instalações
onde as placas tinham inclinações de 13º e 15º, seis casas
onde os valores estavam entre 20º e 24º e três onde as
inclinações ficaram no intervalo entre 25º e 34º.
Destes resultados pode-se concluir que os instaladores não
vêm obedecendo a um padrão de inclinação para as placas
coletoras. Mesmo para os aquecedores instalados durante a
construção parece que alguns projetos não previram a
inclusão destes itens na hora da escolha da inclinação do
telhado resultando em uma inclinação fora da média prevista.
Fig.9. Freqüência relativa das declinações medidas.
Fig.7. Freqüência relativa dos ângulos de inclinação medidos.
Fig.8. Foto do aquecedor solar de uma das residências visitadas.
B. Orientação das Placas Solares
Para verificar se as placas solares das instalações visitadas
se encontravam voltadas para o Norte geográfico foram feitas
medições com auxílio de uma bússola. Foi feita uma
correção de 20º a leste para se obter o Norte geográfico em
relação ao Norte magnético para a localidade de Uberlândia.
A distribuição de freqüência da variação das declinações
medidas, defasadas a Leste ou Oeste, é mostrada na Figura 9.
A média encontrada é de 29º e o desvio padrão é de 26º.
A moda obtida está na faixa de 0º a 15º. Pode-se ver que
um grande número de instalações possui defasagens acima de
45º, ou seja, completamente voltadas para Leste ou Oeste.
Pode-se concluir deste resultado que os instaladores não
vêm atendendo com rigor ao critério de orientação das placas
solares. Muitas vezes estes instaladores encontram telhados
que não estão voltados para o Norte e mesmo fazendo uso de
suportes não conseguem orientar corretamente as placas. Isto
pode resultar num superdimensionamento do sistema,
implicando em um custo maior para o proprietário da casa,
que não possui conhecimento para interferir na instalação.
C. Fonte Auxiliar de Energia
Para verificar as características de uso da resistência
auxiliar o morador foi questionado se ele sabia da existência
desta fonte auxiliar de energia. A falta de conhecimento pode
levar a desperdícios energéticos, pois estando sempre ligado
o disjuntor da resistência, esta pode entrar em funcionamento
em horários em que não há necessidade de água quente,
como de madrugada, por exemplo, resultando em um maior
consumo do que se fosse usado o próprio chuveiro elétrico.
Das 53 instalações viditadas apenas 4 moradores
declararam que não haviam sido informados a respeito da
existência de fonte auxiliar de aquecimento, logo estas
pessoas não saberiam como utilizar adequadamente esta
fonte auxiliar.O restante das 49 pessoas declararam saber a
respeito da existência da resistência auxiliar e a forma como
elas utilizavam esta resistência ficou assim:
• 31 mantêm o disjuntor desligado;
• 16 optaram por não instalar a resistência auxiliar;
• 1 optou por utilizar potenciômetro;
• 1 mantêm o disjuntor ligado.
As pessoas que disseram não terem instalado a resistência
deixaram um chuveiro elétrico instalado como opção de
aquecimento de água para o banho. Para verificar se o
aquecedor solar vem atendendo as necessidades das famílias
entrevistadas, estas foram questionadas o quanto a resistência
auxiliar vem sendo acionada desde a instalação do sistema de
aquecimento solar. A pergunta sugeria: nunca, raramente e
freqüentemente. O resultado é que em 100% das residências
visitadas raramente a resistência é acionado ou se faz uso do
chuveiro elétrico. Este fato permite concluir que o aquecedor
solar vem atendendo muito bem as necessidades das famílias,
gerando uma satisfação devido ao uso deste equipamento.
D. Limpeza nos Vidros do Aquecedor Solar
O resultado obtido foi de que 53% de pessoas sabiam da
necessidade de limpeza nos vidros do aquecedor solar e 47%
disseram que não estavam informadas a respeito e que não
estão dispostos a fazê-lo.
Das pessoas que sabiam da necessidade de limpeza
periódica nos vidros, a maioria (60%) declarou que
raramente faz esta manutenção. Somado ao fato que muitas
pessoas, mesmo estando bem informadas, raramente fazem
esta limpeza, o resultado é que a maioria destas instalações
podem vir a ter uma queda em sua eficiência a longo prazo.
E. Problemas com a Instalação
Segundo dados de [3], os motivos para o não
funcionamento dos sistemas solares de aquecimento ficam
divididos da seguinte maneira: 56% são problemas na
instalação hidráulica; 33% são problemas arquitetônicos e
11% são problemas no sistema de aquecimento solar.
Das 53 residências visitadas, apenas 6 responderam que
tiveram algum tipo de problema com a instalação do
equipamento solar, sendo que deste grupo, 4 relataram que os
problemas eram de origem da instalação hidráulica e 2
relataram que o sistema de circulação natural não funcionou
corretamente.
B. Economia em kWh por Residência
De todas as casas visitadas, em apenas 20 foi possível se
fazer a análise mais detalhada das contas de energia elétrica.
Os resultados gerais tiveram como base os dados de
consumo de cada residência. São mostrados 3 casos, com
consumo mês a mês, antes e depois da instalação do
aquecedor solar, Tabela II. Nas Figuras de 10 a 12 são
mostrados os dados individuais para cada família. Pelos
valores mostrados pode-se inferir que, como resultado desta
substituição, o número de moradores na residência influência
na economia obtida. Para as 20 famílias estudadas os
resultados são mostrados na Tabela III.
F. Satisfação do Usuário
O nível de satisfação do usuário de aquecedor solar reflete
razoavelmente bem a qualidade das instalações. Dos 53
entrevistados, apenas 2 responderam que estavam
parcialmente satisfeitos com o sistema de aquecimento solar,
sendo que os restantes (96,2%) declararam estar totalmente
satisfeitos com o equipamento. Pesquisa semelhante
realizada com usuários de aquecedor solar indica que 50%
destes declararam uma alta satisfação com o equipamento e
48% declararam uma satisfação média [1]. Em outra
pesquisa os resultados se mostraram muito próximos aos
anteriores, com índices de avaliação de desempenho entre
ótimo e bom acima de 96% [2].
Este resultado mostra que apesar do fato da maioria das
residências visitadas terem recebido o aquecedor solar após
já estarem construídas (sem um projeto apropriado), de ter
sido encontrada uma variação considerável nos valores dos
ângulos de inclinação e de orientação das placas, as
instalações visitadas vêm atendendo bem as necessidades
destas famílias, sem apresentar problemas que possam
colocar em cheque a confiança que os usuários adquiriram
com a experiência desta alternativa de aquecimento de água
para banho.
TABELA II
Média mensal de economia encontrada
Família
1 – Figura 10
2 – Figura 11
3 – Figura 12
No moradores
4
5
2
Economia
24%
31%
6%
Desvio Padrão
8%
11%
13%
Fig.10. Comparação de consumo de energia. Elétrica – residência 1.
VI. ANÁLÍSE DAS CONTAS DE ENERGIA ELÉTRICA
O objetivo é mostrar as reduções obtidas nas contas de
energia elétrica. Foram analisados os consumos de energia
elétrica das residências um ano antes e um ano depois da
instalação do aquecedor. Só foram analisadas as casas onde
se pudesse concluir que a redução no consumo era resultado
da instalação do aquecedor solar. Foram desconsideradas,
famílias que adquiriram equipamentos novos (por exemplo,
ar condicionado) depois da instalação do aquecedor solar. A
amostra ficou em 34 residências que fizeram a substituição
do chuveiro elétrico e 17 residências que instalaram o
aquecedor na construção da casa (as contas anteriores eram
da antiga residência onde estes moravam).
A. Percepção por Parte do Usuário na Redução do Consumo
de Energia Elétrica
Da pesquisa resultou que 83% das pessoas observaram
uma economia de energia em suas contas, sendo estas
famílias a maioria que instalaram o aquecedor solar em
substituição ao chuveiro elétrico. Os outros 17% eram de
famílias que instalaram o aquecedor solar durante a
construção da casa o que pode ter dificultado esta percepção.
Fig.11. Comparação de consumo de energia. Elétrica – residência 2.
Fig.12. Comparação de consumo de energia. Elétrica – residência 3.
TABELA III
Economias médias mensais obtidas por residência
Residência
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Economia
Obtida
(kWh)
167,2
26,9
286,5
100,9
187,6
72,4
29,6
-19,8
79,4
17,4
32,4
57,1
20,1
30,9
46,8
84,1
73,2
89,5
174,0
139,6
Redução
Média (%)
47,6
13,2
46,3
33,2
33,1
32,2
24,1
-5,7
22,2
8,9
24,8
25,8
7,3
30,7
25,4
52,5
57,9
37,5
33,3
32,8
Economia
per capita
(kWh)
20,9
13,45
95,5
20,2
23,4
14,5
7,4
-9,9
26,5
3,5
10,8
14,3
10,0
7,7
46,8
9,3
24,4
29,8
29
46,5
Economia
Média (R$)
96,97
15,60
166,17
58,52
180,80
41,99
17,17
-11,48
46,05
10,09
18,79
33,12
11,65
17,92
27,14
48,78
12,46
51,91
100,92
80,97
C. Distribuição Normal da Amostra Pesquisada
Para todas as residências visitadas a curva normal obtida é
mostrada na Figura 13. Verifica-se que 70% das residências
visitadas obtiveram uma redução média entre 20% e 50% no
valor do consumo de energia elétrica, sendo que a média
ficou em torno de 30% e o desvio padrão em 15,6%.
Fig.13. Distribuição normal da redução percentual mensal.
VII. CONCLUSÕES
Neste trabalho foi mostrada a experiência junto a uma
amostra de residências da cidade de Uberlândia com o uso da
tecnologia solar para aquecimento de água, mostrando um
alto grau de satisfação destas famílias, contribuindo,
portanto, para que se forneçam mais informações voltadas à
prática do uso do aquecedor solar. A grande satisfação dos
usuários com a tecnologia de aquecimento solar pode estar
relacionada com a economia verificada nestas residências.
Pela análise das contas a grande maioria das famílias obteve
redução na faixa de 30% a 35% no consumo de energia
elétrica, o que representa uma grande economia financeira,
considerando o alto preço de venda do kWh.
Quanto às instalações foi verificada uma variação
considerável nos ângulos de inclinação e de orientação
medidos. Os profissionais que vêm instalando estes
equipamentos carecem de um treinamento mais adequado
por parte dos fabricantes e revendedores de aquecedores
solares. Apesar disto os equipamentos instalados vêm
atendendo muito bem as necessidades das famílias que
fizeram a opção pelo seu uso, observando que em 100% das
residências visitadas a resistência auxiliar é raramente
acionada.
Deve-se enfatizar aqui que o incentivo ao uso do
aquecedor deve ser dividido entre as concessionárias de
energia elétrica, fabricantes, setores governamentais e não
deixado somente na responsabilidade do consumidor.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a CAPES, CNPq e FAPEMIG pelo
apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Condicionado, Ventilação e Aquecimento. O Aquecedor
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cidade de Uberlândia-MG. Dissertação de Mestrado.
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[7] Dias, L. S.; Guimarães Jr., S. C.; Camacho, J. R.;
Salerno, C. H., 2006. Estudo comparativo entre as
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Induscon - Conferência Internacional de Aplicações
Industriais, Recife.
[8] Dias, L. S.; Guimarães Jr., S. C.; Camacho, J. R., 2008.
Estudo comparativo entre as alternativas de aquecimento
de água residencial utilizando aquecedor solar e chuveiro
elétrico. In VI CEEL - Conferência Engenharia Elétrica,
FEELT/UFU, Uberlândia.
[9] Dias, L. S.; Guimarães Jr., S. C.; Camacho, J. R., 2009.
Estudo Prospectivo e econômico da substituição do
chuveiro elétrico pelo aquecedor solar – Parte I:
Pesquisas realizadas junto ao público, engenheiros e
instaladores. No prelo In VII CEEL - Conferência
Engenharia Elétrica, FEELT/UFU, Uberlândia.