Introdução da geração distribuída no programa
de eficiência energética da Light: uma
simulação de microgeração solar na Mangueira
Claude Cohen1
Mariana Weiss2
Vanderlei Martins3
Resumo: O presente trabalho visa propor um projeto de microgeração distribuída fotovoltaica para
a Mangueira no Estado do Rio de Janeiro. O objetivo deste projeto é que, com a instalação dos
painéis fotovoltaicos, a distribuidora LIGHT possa reduzir as suas perdas comerciais provenientes
do furto de energia, mas sem que seja necessário que os moradores da comunidade precisem reduzir
o seu consumo de energia elétrica ao ponto de haver perda de bem estar. Portanto, o projeto busca
também embutir nas famílias noções sobre o consumo de energia eficiente. Para isso, o projeto fará
uma análise do custo de oportunidade do projeto para LIGHT, mostrando a sua importância e sua
viabilidade técnica, econômica e social.
Palavras Chave: Energia Fotovoltaica Distribuída, Eficiência Energética, Consumo de
Energia Residencial
1
Professora associada da faculdade de economia da UFF. E-mail: [email protected]
Doutoranda do PPE/COPPE/UFRJ. E-mail: [email protected]
3
Doutorando do PPE/COPPE/UFRJ. E-mail: [email protected]
2
1
Introdução
O consumo de energia e suas implicações ao desenvolvimento econômico fazem parte da
grande discussão do cenário internacional (DESAI, 1990). Pensadores econômicos destacam que o
desenvolvimento e o consumo de energia caminham necessariamente juntos, ressaltando uma
relação intrínseca e quantitativa entre esses conceitos (GOLDENBERG et al, 1990). Assim, ao se
impor limites ao consumo de energia, isto resultaria consequentemente em freios ao crescimento
econômico.
No mesmo sentido, a melhoria do padrão de vida da sociedade brasileira necessita do
desenvolvimento econômico. Entretanto, existem gargalos que ameaçam este desenvolvimento,
como por exemplo a capacidade energética instalada do Brasil. O racionamento de energia elétrica
de 2001 foi uma das consequências dos problemas encontrados para a expansão da oferta de energia.
Assim, cabe ressaltar que o uso eficiente de energia funciona como uma oportunidade para que seja
possível fazer a manutenção dos níveis de consumo energético do país. Além disso, o uso eficiente
de energia ajuda a reduzir ou evitar o desperdício dos recursos naturais, tornando mais viável o
acesso de mais brasileiros aos benefícios do processo de desenvolvimento do país.
Segundo GELLER (1991), no setor residencial, haveria três usos finais de energia elétrica
que apresentariam grande potencial de economia de energia. Estes seriam o uso final aquecimento
de água (com destaque para o chuveiro elétrico, que é um dos equipamentos que mais consomem
energia elétrica nos horários de ponta); o uso final iluminação (com destaque para a ainda
significativa posse de lâmpadas incandescentes); e por fim o uso final refrigeração de alimentos
(aqui vale destacar que a aplicação de técnicas simples, como a vedação adequada, a distribuição
dos alimentos, o distanciamento de fontes térmicas, podem ocasionar em uma grande economia de
energia). Como o trabalho de GELLER (1991) foi publicado em 1991, é preciso destacar que de
1991 até os dias atuais o Brasil sofreu inúmeras mudanças no que diz respeito ao consumo de
eletricidade nos domicílios e aos potenciais de economia dos mesmos. Por exemplo, segundo o PDE
2023 (EPE, 2014), em 2013, significativa era a posse de aparelhos de ar condicionado (0,23),
máquinas de lavar roupa (0,68) e televisões (1,61) por domicílio médio brasileiro. Além disso, é
previsto um crescimento acelerado da posse destes equipamentos até 2023.
Por outro lado, o Brasil ainda desperdiça muita energia elétrica - o total desperdiçado por
ano, segundo o Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica (PROCEL, 2011) chega
a 40 milhões de kWh (significa 83,3% do consumido com energia elétrica em Portugal) ou US$ 2,8
2
bilhões (o equivalente a 16,1% do que foi distribuído pelo programa bolsa família em 2011), sendo
os consumidores (indústrias, residências e comércio) responsáveis por 22 milhões de kWh por ano.
No caso do Rio de Janeiro, estima-se que existam cerca de 200 mil ligações clandestinas, o
que representa um quarto dos clientes da concessionária. Ademais, o estado do Rio de Janeiro possui
uma característica marcante que é a grande quantidade de comunidades carentes. Segundo COHEN
et al (2012), o estado possui cerca de 1000 favelas, das quais 300 situam-se somente na Baixada
Fluminense. Tal característica indiretamente acabou influenciando na eficiência do consumo destas
famílias e no nível de perdas comerciais das distribuidoras locais. Por muitos anos, estas
comunidades se encontraram dominadas pelo tráfico de drogas que impossibilitava o controle do
consumo de energia das famílias pelas respectivas distribuidoras. Isso acabou por contribuir para
uma maior incidência de furtos de energia nestas localidades.
Em vista disso, uma das obrigações resultantes dos contratos de concessão firmados pelas
empresas do serviço público de distribuição de energia elétrica com a ANEEL, diz respeito à
aplicação anualmente do montante de, no mínimo, 0,5% de sua receita operacional líquida em ações
que tenham por objetivo o combate ao desperdício de energia elétrica, o que consiste no Programa
de Eficiência Energética das Empresas de Distribuição - PEE. De acordo com a resolução 12.212,
60% desses recursos deverão ser aportados em projetos de baixa renda (ANEEL, 2015).
Nesse sentido, o PEE da ANEEL tem como objetivo a promoção do uso eficiente e racional
de energia elétrica em todos os setores da economia por meio de projetos que demonstrem a
importância e a viabilidade econômica de ações de combate ao desperdício e de melhoria da
eficiência energética de equipamentos, processos e usos finais de energia. Para isso, busca-se
maximizar os benefícios públicos da energia economizada e da demanda evitada no âmbito desses
programas. Busca-se, enfim, a transformação do mercado de energia elétrica, estimulando o
desenvolvimento de novas tecnologias e a criação de hábitos e práticas racionais de uso da energia
elétrica (ANEEL, 2015).
É preciso ressaltar que as mudanças decorrentes dos programas de eficiência energética da
ANEEL vão além da utilização racional da energia. As transformações envolvem a questão da
inserção energética de domicílios com baixo poder aquisitivo, que precisam da participação da
Universidade, das empresas de energia e do Governo, formando um tripé de atuação que garantirá
a melhoria da qualidade de vida das famílias.
Dessa forma, este trabalho visa realizar um projeto de microgeração distribuída fotovoltaica
na Mangueira no Estado do Rio de Janeiro. O objetivo deste projeto é que, com a instalação dos
3
painéis fotovoltaicos, a distribuidora LIGHT possa reduzir as suas perdas comerciais provenientes
do furto de energia, mas sem que seja necessário que os moradores da comunidade precisem reduzir
o seu consumo de energia elétrica ao ponto de haver perda de bem estar. Portanto, o projeto busca
também embutir nas famílias noções sobre o consumo de energia eficiente. Para isso, o projeto fará
uma análise do custo de oportunidade do projeto para LIGHT, mostrando a sua importância e sua
viabilidade técnica, econômica e social.
Em vista disto, na próxima sessão, será feita a caracterização dos domicílios da Mangueira,
segundo o seu perfil socioeconômico e seu padrão de consumo de energia.
SEÇÃO I - Caracterização dos domicílios
Os dados utilizados na caracterização dos domicílios da Mangueira com relação ao seu perfil
socioeconômico e ao seu consumo de energia são provenientes de uma pesquisa amostral realizada
na comunidade no primeiro trimestre do ano de 2012, poucos meses após a implementação da sua
Unidade de Polícia Pacificadora. Esta pesquisa foi realizada através de um esforço conjunto da
UFF, da PUC-RIO e do PPE/COPPE/UFRJ sob financiamento da FAPERJ(COHEN,2013).
SEÇÃO I.I - PERFIL SOCIOECONOMICO4
A região metropolitana do Rio de Janeiro possui atualmente cerca de 12 milhões de
habitantes, distribuídos em 20 municípios e estima-se que somente na municipalidade do Rio de
Janeiro haja 513 favelas, com uma população total de 1.393.314 e uma taxa de crescimento de
57,9% entre 1990 e 2010 (IBGE, 2012a). Isso significa que aproximadamente 11% da população
da região metropolitana do Rio de Janeiro moram em favelas. Os espaços ocupados por essas
favelas são muito heterogêneos do ponto de vista econômico, histórico e infraestrutural, o que
dificulta que se estabeleça uma definição clara das mesmas. (Tabela 1).
4 Nesta seção, serão apresentadas algumas características sociais e econômicas dos domicílios da Mangueira, com destaque
para o perfil de renda da localidade.
4
Tabela 1. População total residente em favelas e na Região Metropolitana do Rio de Janeiro (1950-2010)
Nº de habitantes
Nº de
Taxa de
Taxa de
nas Comunidades
habitantes na
crescimento
crescimento
(a)
RMRJ (b)
Favelas (%)
RMRJ (%)
1950
169.305
2.337.451
7,2
-
-
1960
337.412
3.307.163
10,2
99,3
41,5
1970
563.970
4.251.918
13,3
67,1
28,6
1980
628.170
5.093.232
12,3
11,4
19,8
1990
882.483
5.480.778
16,1
40,5
7,6
2000
1.092.958
7.857.879
13,9
23,9
6,9
2010
1.393.314
11.835.708
11,8
27,5
50,6
ANO
(a) / (b)
(%)
Fonte: Elaboração própria a partir dos dados do IBGE/Censo 2010 e Sousa, 2012.
Segundo dados da prefeitura do Rio de Janeiro (RIO DE JANEIRO – BAIRROS
CARIOCAS, 2013), em 2000, a população local da Mangueira era de 13.594 habitantes, já no ano
de 2010 atingiu o valor de 17.835, um crescimento de 31,2% nessa base de comparação. No mesmo
sentido, o número de domicílios aumentou de 3.738 em 2000 para 5.634 em 2010, o que representa
expansão de 50,7% nas residências da Mangueira. (Rio de Janeiro - Bairros Cariocas, 2013).
Segundo a pesquisa realizada pela UFF/PUC-RIO/FAPERJ (COHEN, 2013), há a presença
majoritária de famílias de baixa renda na Mangueira. De cada 100 domicílios da Mangueira no ano
de 2012, aproximadamente 89 apresentaram renda familiar mensal de no máximo 3 salários
mínimos5 (s.m.), dos quais 79 não recebiam mais do que 2 s.m. por mês.
Ademais, segundo dados da pesquisa UFF/PUC-RIO/FAPERJ (COHEN, 2013), foi possível
concluir que o número de pessoas por domicílio aumenta na mesma direção que a renda. Em linhas
gerais, há uma correlação entre consumo de energia e o número de habitantes do domicílio, assim
como o consumo de energia é diretamente proporcional à renda familiar. Desta forma, com exceção
das residências que apresentam furto de energia elétrica, o maior consumo de energia tende a
ocorrer em domicílios com um maior número de habitante e/ou em domicílios como poder
aquisitivo mais alto. Esse fenômeno pode ser explicado, pois quanto maior a concentração de
pessoas por domicílio, mais alta será também a contribuição na acumulação da renda. Em geral,
famílias situadas na primeira faixa de rendimento, até 2 s.m., possuíam em 2012 uma média de 3,0
pessoas e na última faixa de rendimento, de 6 a 10 s.m. verificam-se 4,0 pessoas em média.
5 Considera-se o salário mínimo igual a R$622 a preços correntes de 2012 (IPEADATA, 2015).
5
Observa-se também que a renda domiciliar média desta favela se assemelhava às rendas
médias do município do Rio de Janeiro, da Região Metropolitana do Estado do Rio de Janeiro e do
Brasil para as classes de renda mais baixas, chegando inclusive a ultrapassá-las algumas vezes. Isto
demonstra que, mesmo Mangueira sendo considerada localidade predominantemente de baixa
renda, os domicílios destas favelas se encontram em uma posição razoavelmente confortável.
Contudo, no ano de 2012, ao serem consideradas todas as classes salariais, a renda média da
Mangueira (R$ 1.018,00) foi muito baixa e representa menos do que 1/3, 1/4 e 1/5 das rendas médias
do Brasil, da Região Metropolitana do Estado do Rio de Janeiro e do município do Rio de Janeiro,
respectivamente (Tabela 2). Isso se deve ao fato de que na Mangueira quase 90% das famílias
apresentavam renda mensal de até 3 s.m..
Adicionalmente, como Mangueira encontra-se localizada no município do Rio de Janeiro,
isto acaba por ressaltar quão grande é o nível de desigualdade presente nesta cidade.
Tabela 2. Renda domiciliar média por faixa de renda em R$ – Amostra da Mangueira – 2012.
FAIXAS DE RENDA
Mais
Mais de
Mais de
Mais de
Mais de
de 2 a
3a
6a
10 a
15 a
3 s.m.
6 s.m.
10 s.m.
15 s.m.
25 s.m.
741
1.555
2.321
4.043
-
-
1.018
Rio de Janeiro (Mun.)
714
1.349
2.332
4.036
6.320
10.125
6.154
Rio de Janeiro (RM RJ)
751
1.322
2.278
4.074
6.353
9.944
4.662
Brasil
703
1.332
2.272
4.027
6.298
9.763
3.435
Comunidade
Até 2
s.m.
Mangueira
MÉDIA
Fonte: Elaboração Própria a partir dos dados de PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012) e IBGE (2012a)
Nota: Valores correntes de 2012 pelo IPCA (IBGE,2012b).
Já quanto à renda domiciliar média per capita no ano de 2012, a Mangueira apresentou renda
inferior ao Rio de Janeiro município e Região Metropolitana, ficando acima do observado apenas
do Brasil nas duas primeiras faixas salariais (até 2 s.m. e entre 2 e 3 s.m.). Assim, a renda domiciliar
média per capita registrada na faixa salarial mais baixa equivalia a menos da metade do salário
mínimo vigente no período (R$ 622). A comparação entre Mangueira e o município do Rio de
Janeiro evidencia novamente a desigualdade entre ambos, dado que a renda domiciliar média per
capita da Mangueira (R$331) é seis vezes menor do que a equivalente para o município (R$2.072).
6
SEÇÃO I.II - PERFIL ENERGÉTICO6
No que se refere à posse de equipamentos elétricos de principais usos finais, a Mangueira
possuía em média 6,73 equipamentos por domicílio. Todos os domicílios apresentavam ao menos
1 geladeira e em média 5 lâmpadas. Apenas 10 entre 100 domicílios apresentavam freezer. 14%
dos domicílios apresentavam aparelho de ar condicionado e pouco mais de um terço dos domicílios
possuíam chuveiro elétrico (PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO, 2012).
Na pesquisa da PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012), a Mangueira era a comunidade
que apresentava não somente a menor média de consumo (102 kWh/mês), como também concentra
os menores índices por faixa de renda, com 85 e 52 kWh/mês nas faixas até 3 s.m. No entanto, na
própria Mangueira, observa-se também o maior consumo médio por faixa de renda de 276
kWh/mês, entre 3 e 6 s.m. Foi possível ainda observar que o consumo declarado das famílias da
Mangueira era significativamente menor do que em outras favelas pacificadas que também foram
objeto da pesquisa realizada por PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012).
O valor médio da fatura de energia elétrica por faixa salarial foi calculado a partir de valores
verificados na própria fatura de energia elétrica das residências pesquisadas que se dispuseram a
revelar tal informação. Como era esperado, o preço médio da conta de luz pago pelas famílias
habitantes da Mangueira também é o menor frente às outras comunidades pacificadas entrevistadas.
O valor médio mensal da conta de luz de R$39,05 se justifica pelo baixo consumo de energia elétrica
nas faixas até 2 s.m e entre 2 e 3 s.m.
Com relação à percepção do peso da fatura de energia elétrica no orçamento familiar, de
acordo com a faixa salarial, mesmo tendo um valor pequeno, aproximadamente 60% das pessoas
consideravam que a fatura de energia elétrica era como “muito pesada” ou “pesada” no orçamento
da sua respectiva família. Mesmo que em menor proporção (aproximadamente 57%), os domicílios
da faixa salarial até 2 s.m. expuseram que a fatura de energia elétrica tem uma influência bastante
significativa da conta de luz sobre o orçamento familiar. Contudo, verificou-se que em média a
conta de luz correspondia a aproximadamente 4% do orçamento familiar, o que não representa um
percentual tão alto. No caso dos domicílios com renda até 2 s.m., a conta de luz representava
aproximadamente 6% do orçamento familiar. (PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO, 2012).
Contudo, este trabalho elaborou uma série de cálculos para avaliar se o consumo médio
mensal faturado de energia elétrica realmente era coerente com a posse média de equipamentos
6
Nesta seção, serão apresentadas algumas características energéticas dos domicílios da Mangueira, com destaque
para a curva de carga da localidade.
7
elétricos e o perfil de consumo da Mangueira. Portanto, através das respostas das famílias às
perguntas do questionário referentes à posse e ao padrão de uso dos equipamentos, foi possível
calcular a curva de carga referente ao consumo médio diário de energia elétrica por um domicílio
pertencente à Mangueira (Gráfico 1). De acordo com esses cálculos, um domicílio médio da
Mangueira consumia em média 243,9 kWh/mês. Caso sejam desconsiderados os consumos de
energia elétrica relativos aos usos de ar condicionado e de chuveiro elétrico, a família seria
responsável por consumir 137,6 kWh/mês7.
Desta forma, o custo médio do kWh consumido pelos domicílios da Mangueira era de
aproximadamente R$0,16 em valores de 2012. Comparando com os valores tarifários de outubro
de 2012 apresentados na LIGHT(2015), o custo médio do kWh pago pelos domicílios da Mangueira
é muito baixo mesmo se comparado com a Tarifa homologada pela ANEEL sem incidência de
ICMS/PIS/COFINS (R$ 0,34304/kWh). Este fato pode ser explicado devido à existência de
domicílios que tinham acesso à tarifa social ou mesmo devido à existência de furto de energia
elétrica.
Gráfico 1. Curva de Carga do Consumo Médio de Energia Elétrica por Domicílio- Amostra da Mangueira 2012.
800
600
400
200
Geladeira
Computador
Ferro Elétrico
Ventilador de Mesa
Freezer
Notebook
Forno Elétrico
Iluminação
TV
Microondas
Lava Roupas
Ar Condicionado
23h
22h
21h
20h
19h
18h
17h
16h
15h
14h
13h
12h
11h
10h
9h
8h
7h
6h
5h
4h
3h
2h
1h
0h
0
Aparelho de Som
Video Game
Ventilador de Teto
Chuveiro
Fonte: Elaboração Própria a partir dos dados de PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (20012) e IBGE (2012b).
Com relação aos domicílios que tinham acesso à tarifa social de energia elétrica, como um
dos pré-requisitos para receber o benefício é estar inscrito no Cadastro Único e possuir renda
familiar mensal per capita menor ou igual a meio salário mínimo nacional (BRASIL, 2015a), já era
esperado que a maior parte dos domicílios da Mangueira que teriam acesso à tarifa social tivesse
7
É importante destacar o consumo médio mensal de energia elétrica da família sem contar o consumo referente
ao uso de ar condicionado e de chuveiro elétrico, porque tais equipamentos geram um pico de carga grande o suficiente ao
ponto de não ser suportado pelos sistemas de geração fotovoltaica off-grid, principalmente nos horários de ponta (MINHA
CASA SOLAR, 2015).
8
também renda média mensal familiar de até 2 s.m. (PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO, 2012). Em
média, 16,5% dos domicílios possuíam acesso à tarifa social de energia, o que lhes garantia um
custo por kWh menor.
Já quanto ao número de domicílios que não possuíam medidor de consumo de energia
elétrica, aproximadamente 14,39% dos domicílios não possuíam este medidor e a maioria destes
domicílios apresentava renda mensal familiar até 2 s.m.. Desta forma, a pesquisa traz fortes
evidências de que em pelo menos 14,39% dos domicílios da Mangueira havia furto de energia
elétrica.
Por fim, a pesquisa da PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO (2012) incluiu em seu
questionário uma pergunta com relação à possibilidade de reduzir o consumo de energia durante o
horário de ponta (de 18h às 21h), caso a tarifa cobrada para o consumo neste horário fosse mais
cara. Cerca de 80% das residências da Mangueira responderam que estariam dispostas a reduzir o
consumo no horário de ponta, evitando sofrer uma tarifação mais elevada. Isso demonstra que as
famílias da Mangueira se mostram abertas a desenvolver novos hábitos mais eficientes de consumo
de energia elétrica.
SEÇÃO II - Metodologia
Com base no perfil socioeconômico e no consumo médio de energia dos domicílios da
Mangueira, o presente trabalho busca propor um projeto de microgeração distribuída fotovoltaica
na Mangueira no Estado do Rio de Janeiro. Como foi dito anteriormente, este projeto proposto
busca instalar painéis fotovoltaicos nos domicílios da Mangueira com o objetivo de que a
distribuidora LIGHT possa reduzir as suas perdas comerciais provenientes do furto de energia e
que, ao mesmo tempo, os moradores da comunidade não necessitem reduzir o seu consumo de
energia elétrica até ao nível de haver perda de bem estar. Logo, o projeto visa também embutir nas
famílias noções sobre eficiência energética.
Como estamos tratando de uma comunidade cuja maioria dos domicílios apresenta baixo
poder aquisitivo com renda até 3 s.m., a ideia é que o projeto seja uma iniciativa da própria
distribuidora LIGHT. O projeto seria financiado através do Programa de Eficiência Energética
(PEE) da ANEEL. Como mencionado, o PEE da ANEEL tem como objetivo incentivar o uso
eficiente e racional de energia elétrica em todos os setores da economia, assim como promover
9
inserção energética de domicílios com baixo poder aquisitivo e melhorar a qualidade de vida das
famílias. Desta forma, a LIGHT colocaria à disposição do projeto parte do seu orçamento do PEE,
uma vez que o mesmo teria entre um dois seus principais objetivos, a redução das perdas comerciais
da distribuidora. Portanto, toda a análise de viabilidade do projeto apresentada neste trabalho é vista
pelo ponto de vista da LIGHT.
Com relação ao projeto de microgeração distribuída fotovoltaica para os domicílios da
Mangueira, imaginou-se que apresentaria como ano base o ano atual – 2015 e contaria com um
horizonte de tempo de 20 anos. Tal horizonte foi estabelecido devido à vida útil prevista para os
painéis fotovoltaicos considerados. É importante ainda destacar que 2015 é o ano de instalação dos
painéis fotovoltaicos nas residências. Desta forma, estes passariam a gerar eletricidade apenas a
partir do ano de 2016.
Para avaliar a viabilidade do projeto de microgeração distribuída fotovoltaica para os
domicílios da Mangueira foram construídos quatro cenários :

Cenário Base: Considera a situação atual do consumo de energia dos domicílios e a sua tendência
de evolução natural. Porém, faz uso de uma tarifa de R$0,18/kWh, que era a tarifa média paga à
LIGHT pelos domicílios da Mangueira LIGHT em 2012 em valores de 20158. Esta tarifa se mostra
muito inferior à tarifa de R$0,614/kWh, vigente em junho de 2015 (LIGHT, 2015), tal diferença
pode ser explicada pelas variações na incidência de chuvas, pelo número significativo de famílias
que tinham acesso à tarifa social ou pela existência de furto de energia.

Cenário Alternativo 1: Considera a introdução de painéis fotovoltaicos ligados à rede de
distribuição de energia elétrica (on-grid). Cada domicílio possui o seu próprio conjunto de painéis
fotovoltaicos e o seu próprio inversor. A tarifa considerada neste cenário é a vigente na distribuidora
LIGHT para domicílio que consome de 50 kWh a 300 kWh em junho de2015, R$0,614/kWh já
incluindo PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015).

Cenário Alternativo 2: Considera a introdução de painéis fotovoltaicos ligados à rede de
distribuição de energia elétrica (on-grid). Cada domicílio possui o seu próprio conjunto de painéis
fotovoltaicos, porém o inversor é compartilhado por um conjunto de três domicílios para ter ganho
de escala. A tarifa considerada neste cenário é a vigente na distribuidora LIGHT para domicílio que
consome de 50 kWh a 300 kWh em junho de 2015, R$0,614/kWh já incluindo PIS/CONFINS e
ICMS de 18% (LIGHT, 2015).
8
Para isso, fora foi utilizado o índice inflacionário do IPCA vigente no período
10

Cenário Alternativo 3: Considera a introdução de painéis fotovoltaicos isolados ou não conectados
à rede de distribuição de energia elétrica (off-grid). Cada domicílio possui o seu próprio conjunto
de painéis fotovoltaicos, um inversor, um controlador de carga e um conjunto de baterias para
armazenamento. A tarifa considerada neste cenário é a vigente na distribuidora LIGHT para
domicílio que consome de 50 kWh a 300 kWh em junho de 2015, R$0,614/kWh já incluindo
PIS/CONFINS e ICMS de 18% (LIGHT, 2015).
É provável que muitas das residências da Mangueira não apresentem viabilidade técnica
para instalação de painéis solares para a geração de eletricidade. São muitos os fatores que podem
prejudicar esta viabilidade, como área disponível do telhado pequena, alta incidência de sombras,
más condições arquitetônicas. Por este motivo, considerou-se mais interessante fazer toda a análise
de viabilidade com base em um único domicílio médio da Mangueira. Sendo este resultado
vantajoso para LIGHT e para os domicílios, posteriormente é possível multiplicar o mesmo pelo
número de domicílios da comunidade em que o projeto será implementado.
Outra restrição do projeto é que, segundo a pesquisa PPE/COPPE/UFRJ/UFF/PUC-RIO
(2012), em média um domicílio da Mangueira possuía uma área de 45 m². Infelizmente não existiam
dados acerca da área média disponível de telhado destes domicílios. Logo, estipulou-se que os
painéis fotovoltaicos instalados não poderiam ultrapassar a área de 10 m² por domicílio.
Adicionalmente, é importante destacar que os sistemas fotovoltaicos considerados neste
projeto foram estimados buscando gerar uma quantidade de energia mais próxima possível do
consumo médio dos domicílios da Mangueira (243 kWh/mês). Como atualmente a Resolução
Normativa 482/2012 da ANEEL (BRASIL, 2015b) prevê apenas a compensação energética para os
microgeradores de energia elétrica (até 100 kW de potência instalada) a partir de fontes alternativas
de energia, não vale ainda a pena para o consumidor gerar mais energia elétrica do que consome.
Isso se explica pelo fato de que, se o domicílio microgerador gerar mais eletricidade do que a sua
demanda, este seu excesso de oferta será revertido em crédito de energia. Tais créditos têm até 36
meses a partir do seu faturamento para serem consumidos pelo microgerador. Ou seja, ao contrário
de outros países como a Alemanha por exemplo, no Brasil o kWh produzido por um microgerador
a partir de uma fonte de energia alternativa é remunerado pela mesma tarifa praticada pela
distribuidora, não há nenhuma remuneração extra.
11
Escolheu-se utilizar o software RETScreen 49 (RETScreen, 2015) para fazer a análise
energética do projeto proposto. Além do RETScreen, foi utilizado o excel para realizar cálculos do
custo de oportunidade, onde foi considerado o resultado do Cenário Base pela LIGHT e os
resultados de cada cenário alternativo. Nesse sentido, foi calculado o VPL (Valor Presente Líquido),
a TIR (Taxa Interna de Retorno), e a comparação com poupança e renda fixa.
SEÇÃO III - Análise tecnicoeconômica do projeto de
microgeração solar na Mangueira
Nesta seção, serão apresentadas as características técnicas e econômicas do projeto
considerado em cada cenário alternativo deste trabalho.
CENÁRIO BASE – PAGAMENTO FAMÍLIA X RECEITA LIGHT
O consumo de energia elétrica verificado pela pesquisa FAPERJ em 2012(COHEN, 2013)
e observado os dados na curva de carga média da Mangueira, está no patamar de 240 kWh/mês, o
que gera um consumo anual de 2880 kWh.
A partir desse dado, pode ser traçado o cenário base, onde foi calculado o consumo de uma
típica família da Mangueira pela tarifa de 0,6130 praticada oficialmente em toda área de concessão
da LIGHT e determinada pela ANEEL na última revisão tarifária. Em contrapartida, com base na
pesquisa da FAPERJ (COHEN, 2013), ficou definido com base nos pagamentos da comunidade
que a LIGHT recebe apenas uma tarifa de 0,1887 já atualizada pela inflação, o que resulta em
pagamentos inferiores aos necessários pela distribuidora de energia elétrica.
Dessa forma, com base nessas duas tarifas, podem-se estabelecer as perdas da LIGHT para
um domicílio da Mangueira. Em 2016, a diferença entre o consumo ideal e o realizado para apenas
uma família alcançou o prejuízo de R$ 1.221,98 para a distribuidora de energia elétrica.
9
O RETScreen é um programa de suporte à tomada de decisão no setor de energia limpa, disponibilizado pelo
Governo do Canadá, totalmente livre de custos para seus usuários. O software é oferece ao seu usuário um modelo de
simulação no formato de Macro de Excel. Desta forma, este permite que os tomadores de decisão e profissionais do setor
energético avaliem se é viável do ponto de vista energético e financeiro um determinado projeto de geração de energia
renovável (como eólica, das ondas, hidroelétrica, geotérmica, etc), aquecimento e refrigeração (como biomassa, bombas
de calor, aquecimento solar do ar/água), eficiência energética (desde grandes instalações industriais a residências
individuais) ou cogeração. O software, além de prover o modelo energético, a análise de custos e a análise financeira, ainda
oferece a análise pelo ponto de vista das emissões e a análise de risco
12
Em 20 anos, esse prejuízo a valor presente (VPL) poderá alcançar o patamar de até R$
154.005,33, o que impacta negativamente os resultados da companhia e a sociedade de forma geral,
principalmente no que diz respeito às revisões tarifárias.
CENÁRIO 1 – Projeto On-grid para 1 Domicílio.
a) Características Técnicas
Neste Cenário, considerou-se para cada domicílio a instalação de um kit solar grid-tied
disponível na loja MINHA CASA SOLAR (2015). Este kit grid-tied contava com 6 painéis
fotovoltaicos marca Canadian Solar. O modelo escolhido foi o CS6P-255P de silício policristalino.
Cada painel apresentava uma potência de 255 Wp , totalizando uma potência total instalada de 1,53
kWp. Este tipo de painel possui eficiência de 15,8% e detém o selo A do PROCEL (MINHA CASA
SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Adicionalmente, o kit grid-tied contava ainda com um inversor
da marca PHB Solar e do modelo PHB1500-SS com 1,5 kWp de potência e eficiência de 97,8%
(MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Este inversor é compatível com o pico médio
diário da demanda de energia elétrica de um domicílio da comunidade que era de 1,14 kWp,
segundo o software HOMER10. Ademais, o kit grid-tied contava com uma série de materiais
necessários para realizar a instalação do mesmo no domicílio.
Como cada painel possuía uma área de 1,61 m², a instalação dos 6 painéis resultaria por
ocupar uma área de 10 m² de telhado em cada domicílio. Os painéis seriam instalados voltados para
o norte, para conseguir captar o máximo da incidência solar dado que o sol nasce do leste para o
oeste. Estariam instalados em uma inclinação de 22,9°, que é a inclinação referente à do centro da
cidade do Rio de Janeiro. Por fim, o azimut considerado foi de 180°. A temperatura normal de
operação da célula considerada foi de 45°.
Segundo o software RETScren, este kit grid-tied seria responsável por gerar em média
189,25 kWh/mês/domicílio. Ou seja, cada domicílio geraria 54,65 kWh/mês a menos do que a sua
demanda média mensal de 243,9 kWh. Isso faria consequentemente com que cada domicílio, em
que fosse instalado o kit, tivesse que ser responsável por pagar pelo seu respectivo excesso de
consumo de energia elétrica. Espera-se, no entanto, que com o programa de conscientização
energética seja possível os domicílios reduzirem o seu excesso de demanda perante a sua geração
de energia elétrica.
10
O software Homer calcula um perfil sazonal anual para a demanda mensal média de um domicílio.
13
b) Características Econômicas
Cada kit solar grid-tied considerado no Cenário Alternativo 1 custava R$ 11.471 (MINHA
CASA SOLAR, 2015). Adicionalmente, foi considerado que, além deste valor, seria necessário
investir em cada domicílio mais R$ 2.000 com o custo de instalação e mais R$ 300/ano com os
custos de operação e manutenção do kit gerador. Todos estes custos seriam arcados pela própria
distribuidora LIGHT.
Neste cenário foi considerada a tarifa de energia elétrica no valor de R$0,614/kWh que era
a tarifa vigente em junho de 2015 e praticada pela distribuidora LIGHT para domicílios que
consumiam de 50 kWh a 300 kWh. Este valor da tarifa de energia elétrica já inclui PIS/CONFINS
e ICMS de 18% (LIGHT, 2015).
Neste cenário, um domicílio da Mangueira passaria a pagar por mês um total de R$ 33,50
pelo seu consumo de energia elétrica excedente do total gerado pelo sistema fotovoltaico. É
importante frisar que este valor em valores de 2015 é inferior ao que o valor médio pago pelos
domicílios pelo seu consumo de energia em 2012 (R$ 39,00 em valores de 2012).
Verificou-se também que o consumo anual da família na Mangueira, a microgeração
distribuída fotovoltaica e como ficaria o novo consumo da família em kWh para 20 anos de projeto.
A partir dessas informações e com base no prejuízo apresentado para LIGHT no Cenário
Base, foi calculado o novo consumo em reais pela família com geração distribuída e o custo de
oportunidade do projeto, tendo em vista o prejuízo anual da companhia.
Com base no custo de oportunidade elaborado para LIGHT onde se leva em conta o novo
consumo das famílias e o prejuízo que ela recebia anualmente, pode-se criar o fluxo de caixa do
projeto.
Na ótica do payback, este projeto paga-se em 7 anos neste cenário, além disso, há uma taxa
interna de retorno positiva e atrativa, maior que a taxa de juros da economia de 12,46%, superior às
aplicações na poupança. Contudo esta é inferior à taxa de renda fixa e, como se trata de um recurso
da ANEEL para investimento em eficiência energética, o projeto já se mostra atrativo e evita os
prejuízos que a concessionária possui com a Mangueira.
CENÁRIO 2 – Projeto On-grid para conjunto de 3 Domicílios.
a) Características Técnicas
Neste Cenário, considerou-se para cada conjunto de 3 domicílios a instalação de um kit solar
grid-tied disponível na loja MINHA CASA SOLAR (2015). Este kit grid-tied contava com 18
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painéis fotovoltaicos marca Canadian Solar, resultando na instalação de 6 painéis por domicílio. O
modelo escolhido foi o CS6P-255P de silício policristalino. Cada painel apresentava uma potência
de 255 Wp , totalizando uma potência total instalada de 1,53 kWp por domicílio. Este tipo de painel
possui eficiência de 15,8% e detém o selo A do PROCEL (MINHA CASA SOLAR, 2015;
PROCEL, 2015). Adicionalmente, o kit grid-tied contava ainda com um inversor da marca PHB
Solar e do modelo PHB4600-SS com 4,6 kWp de potência e eficiência de 97,8% (MINHA CASA
SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Este inversor é compatível com o pico médio diário da demanda
de energia elétrica de um conjunto de 3 domicílios que seria de 3,42 kWp, segundo o software
HOMER11. Ademais, o kit grid-tied contava com uma série de materiais necessários para realizar a
instalação do mesmo no domicílio.
Como cada painel possuía uma área de 1,61 m², a instalação dos 6 painéis resultaria por
ocupar uma área de 10 m² de telhado em cada domicílio. Os painéis seriam instalados voltados para
o norte, para conseguir captar o máximo da incidência solar dado que o sol nasce do leste para o
oeste. Estariam instalados em uma inclinação de 22,9°, que é a inclinação referente à do centro da
cidade do Rio de Janeiro. Por fim, o azimut considerado foi de 180°. A temperatura normal de
operação da célula considerada foi de 45°.
Segundo o software RETScren, este kit grid-tied seria responsável por gerar em média
189,25 kWh/mês/domicílio. Ou seja, cada domicílio geraria 54,65 kWh/mês a menos do que a sua
demanda média mensal de 243,9 kWh. Isso faria consequentemente com que cada domicílio, em
que fosse instalado o kit, tivesse que ser responsável por pagar pelo seu respectivo excesso de
consumo de energia elétrica. Espera-se, no entanto, que com o programa de conscientização
energética seja possível os domicílios reduzirem o seu excesso de demanda perante a sua geração
de energia elétrica.
b) Características Econômicas
Cada kit solar grid-tied considerado no Cenário Alternativo 2 custava R$ 29.236 (MINHA
CASA SOLAR, 2015). Adicionalmente, foi considerado que, além deste valor, seria necessário
investir em cada domicílio mais R$ 2.000 com o custo de instalação e mais R$300/ano com os
custos de operação e manutenção do kit gerador. Todos estes custos seriam pagos pela própria
distribuidora LIGHT.
Neste cenário foi considerada a tarifa de energia elétrica no valor de R$0,614/kWh que era
a tarifa vigente em junho de2015 e praticada pela distribuidora LIGHT para domicílios que
11
O software Homer calcula um perfil sazonal anual para a demanda mensal média de um domicílio.
15
consumiam de 50 kWh a 300 kWh. Este valor da tarifa de energia elétrica já inclui PIS/CONFINS
e ICMS de 18% (LIGHT, 2015).
Neste cenário, um domicílio da Mangueira passaria a pagar por mês um total de R$ 33,50
pelo seu consumo de energia elétrica excedente do total gerado pelo sistema fotovoltaico. É
importante frisar que este valor em valores de 2015 é inferior ao valor médio pago pelos domicílios
pelo seu consumo de energia em 2012 (R$ 39,00 em valores de 2012).
Pode-se verificar o consumo anual de três famílias na Mangueira, a microgeração distribuída
fotovoltaica e como ficaria o novo consumo dessas famílias em kWh para 20 anos de projeto.
Com base nesses dados e no prejuízo apresentado para LIGHT no Cenário Base, foi
calculado o novo consumo em reais para 3 famílias com geração distribuída e o custo de
oportunidade do projeto, tendo em vista o prejuízo anual da companhia para esses 3 domicílios
selecionados.
Com base no custo de oportunidade elaborado para a LIGHT onde se leva em conta o novo
consumo das famílias e o prejuízo que ela recebia anualmente, pode-se criar o fluxo de caixa do
projeto para as 3 famílias selecionadas.
Na ótica do payback, este projeto paga-se em 7 anos neste cenário também, além disso, há
uma taxa interna de retorno positiva e atrativa, maior que a taxa de juros da economia de 15,32%,
superior as aplicações na poupança e renda fixa. Logo, este cenário 2 é um bom investimento para
a LIGHT, o que irá evitar a geração de prejuízo apontado no Cenário Base deste trabalho.
CENÁRIO 3 – Projeto Off-Grid para 1 Domicílio.
a) Características Técnicas
Neste Cenário, considerou-se para cada domicílio a instalação de dois kits solar off-grid –
uso isolado disponível na loja MINHA CASA SOLAR (2015). Estes dois kits solar off-grid
contavam com 9 painéis fotovoltaicos da marca AVP. O modelo escolhido foi o AVP-150p de
silício policristalino. Cada painel apresentava uma potência de 150 Wp , totalizando uma potência
total instalada de 1,35 kWp. Este tipo de painel possui eficiência de 14,8% e detém o selo A do
PROCEL (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Adicionalmente, os dois kits off-grid
contavam ainda com um inversor da marca Wagan Tech e do modelo 2004-4 com 1,5 kWp de
potência e eficiência de 97,8% (MINHA CASA SOLAR, 2015; PROCEL, 2015). Este inversor é
compatível com o pico médio diário da demanda de energia elétrica de um domicílio da comunidade
16
que era de 0,61 kWp, segundo o software HOMER12, excluindo o consumo de eletricidade para
abastecer o aparelho de ar condicionado e o chuveiro elétrico13. Desconsiderando o consumo de
energia destes equipamentos, um domicílio médio da Mangueira consumiria 137,6 kWh/mês. Como
estamos trabalhando com um sistema off-grid que contaria com o armazenamento em baterias, é
recomendado calcular o consumo médio ajustado destes domicílios. Via de regra é comum dividir
por 0,8 o consumo médio do domicílio de forma a ser possível compensar as perdas no sistema
fotovoltaico e além disso possibilitar uma maior folga para respeitar o limite de descarga
estabelecido para a bateria (MINHA CASA SOLAR, 2015). Ademais, o kit off-grid contava com
um controlador de carga de 40 A (24 Vcc) com tecnologia PWM da marca EP Solar e do modelo
VS4024N e com uma série de materiais necessários para realizar a instalação do mesmo no
domicílio. A energia gerada no sistema off-grid de cada domicílio será armazenada em um conjunto
de 9 baterias estacionárias de 220Ah. Estabeleceu-se a 20% como o limite de profundidade de
descarga das baterias, o que resultaria em média em uma vida útil de 4 anos para as mesmas.
Como cada painel possuía uma área de 1,011 m², a instalação dos 6 painéis resultaria por
ocupar uma área de 9,1 m² de telhado em cada domicílio. Os painéis seriam instalados voltados
para o norte, para conseguir captar o máximo da incidência solar dado que o sol nasce do leste para
o oeste. Estariam instalados em uma inclinação de 22,9°, que é a inclinação referente à do centro
da cidade do Rio de Janeiro. Por fim, o azimut considerado foi de 180°. A temperatura normal de
operação da célula considerada foi de 45°.
Segundo o software RETScren, este kit grid-tied seria responsável por gerar em média 170
kWh/mês/domicílio. Ou seja, cada domicílio geraria 73,9 kWh/mês a menos do que a sua demanda
média mensal de 243,9 kWh. Isso faria consequentemente com que cada domicílio, em que fosse
instalado o kit, tivesse que ser responsável por pagar pelo seu respectivo excesso de consumo de
energia elétrica. Espera-se, no entanto, que com o programa de conscientização energética seja
possível os domicílios reduzirem o seu excesso de demanda perante a sua geração de energia
elétrica.
b) Características Econômicas
Os dois kits solares grid-tied considerados no Cenário Alternativo 3 custariam R$ 8.326 por
domicílio, enquanto o conjunto das 9 baterias resultaria em um custo inicial de R$ 9.765 (MINHA
CASA SOLAR, 2015). Adicionalmente, foi considerado que, além destes valores, seria necessário
12
O software Homer calcula um perfil sazonal anual para a demanda mensal média de um domicílio.
Um sistema fotovoltaico off-grid é incapaz de atender aos picos de demanda provenientes do uso de
equipamentos, como chuveiro elétrico, ar condicionado e ferro elétrico (MINHA CASA SOLAR, 2015).
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investir em cada domicílio mais R$ 2.000 com o custo de instalação e mais R$ 300/ano com os
custos de operação e manutenção do kit gerador. Por fim, é necessário destacar que o conjunto de
9 baterias precisaria ser renovado a cada 4 anos (MINHA CASA SOLAR, 2015). Todos estes custos
seriam pagos pela própria distribuidora LIGHT.
Neste cenário foi considerada a tarifa de energia elétrica no valor de R$ 0,614/kWh que era a
tarifa vigente em junho de 2015 e praticada pela distribuidora LIGHT para domicílios que
consumiam de 50 kWh a 300 kWh. Este valor da tarifa de energia elétrica já inclui PIS/CONFINS
e ICMS de 18% (LIGHT, 2015).
Neste cenário, um domicílio da Mangueira passaria a pagar por mês um total de R$ 45,37
pelo seu consumo de energia elétrica excedente do total gerado pelo sistema fotovoltaico. É
importante frisar que este valor em valores de 2015 é superior ao valor médio pago pelos domicílios
pelo seu consumo de energia em 2012 (R$ 39,00 em valores de 2012).
Verificou-se o consumo anual de uma família na Mangueira, e com a microgeração distribuída
fotovoltaica, como ficaria o novo consumo dessas famílias em kWh para 20 anos de projeto.
Com base nesses dados e no prejuízo apresentado para LIGHT no Cenário Base, foi calculado
o novo consumo em reais para a família com geração distribuída off-grid e o custo de oportunidade
do projeto, tendo em vista o prejuízo anual da companhia para essa família.
Com base no custo de oportunidade elaborado para LIGHT onde se leva em conta o novo
consumo da família e o prejuízo que a distribuidora recebia anualmente, pode-se criar o fluxo de
caixa do projeto.
Na ótica do payback, este projeto paga-se em 11 anos neste cenário. Entretanto, o projeto não
apresenta TIR atrativa e o VPL do investimento é sempre negativo. Além disso, esse investimento
é pior que a poupança e a renda fixa, além de não contribuir para diminuir o prejuízo da LIGHT
nessas comunidades.
Em resumo, a tabela 3, mostra que o Cenário Alternativo II é o que apresenta melhor
resultado na comparação com os demais.
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Tabela 3. Análise dos Cenários Alternativos.
ANÁLISE DOS CENÁRIOS - RETORNO DO PROJETO
PARA CADA INDICADOR FINANCEIRO
RENDA
PROPOSTAS
TIR
VPL
POUPANÇA
CENÁRIO I
12,46%
R$ 58.956,88
R$ 43.203,32
R$ 90.626,15
R$ 11,82
CENÁRIO II
15,32%
R$ 237.773,26
R$ 113.006,63
R$ 237.050,19
R$ 10,30
CENÁRIO III
0,54%
-R$ 63.641,27
R$ 76.626,16
R$ 160.736,12
R$ 22,12
FIXA
R$/Wp
Fonte: Elaboração Própria.
SEÇÃO IV – Conclusão
Com base na análise entre o cenário base (prejuízo da LIGHT) e cenário alternativo com a
instalação do projeto, verificou-se uma ótima oportunidade para levar desenvolvimento social a
favela, aumento da receita da distribuidora e redução da tarifa de energia elétrica. Segundo dados
da LIGHT (2015), se todas as perdas não-técnicas fossem retiradas do sistema, a conta dos
consumidores poderia ser reduzida em 17%.
Nas comunidades onde as UPPs foram instaladas, verificou-se redução das perdas e
inadimplência, que é o caso da Mangueira, onde as perdas diminuíram de 51% (2012) para 31%. O
que revela que há espaço importante e significativo para implantação deste projeto.
Em 2013, a LIGHT trocou 12.251 geladeiras e 511.177 lâmpadas fluorescentes em
comunidades de baixa renda, o que gera um gasto médio no programa de eficiência energética da
ANEEL no patamar de R$ 19 milhões de reais. A distribuidora de energia afirmou que em 2014 e
2015 pretende investir mais que 20 milhões de reais no seu programa de eficiência energética.
Esses dados revelam a disponibilidade de recursos para instalar os projetos pela distribuidora
e que podem ser uma solução inovadora para resolver as perdas estimadas em 1 bilhão de reais por
ano com furtos de energia nas comunidades do Estado do Rio de Janeiro.
19
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