Publicado no X Congresso Brasileiro de Energia – CBE. Rio de Janeiro. 26 a 28 de outubro de 2004.
SUBSTITUIÇÃO DE LÂMPADAS NO SETOR RESIDENCIAL
Rubem Cesar Rodrigues Souza1
Márcia Drumond Sardinha2
Aureo Albuquerque Matos2
Aurélio Calheiros de Melo Júnior2
Fernando César Rodrigues Souza2
Roberto Ferreira de Lima2
José Tadeu Diniz Alkmin2
Adeilson Teixeira de Albuquerque2
Silvana Rocha de Lima2
André Luiz de Oliveira Chaves2
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados dos projetos de substituição de lâmpadas incandescentes
por fluorescentes compactas no setor residencial nas cidades de Manaus, Manacapuru e
Iranduba. Os referidos projetos foram desenvolvidos pelo Centro de Desenvolvimento
Energético Amazônico – CDEAM da Universidade Federal do Amazonas (UFAM) nos anos
de 2002 e 2003. Os projetos contemplaram a substituição de 73.831 lâmpadas incandescentes
(LIs) de 40, 60 e 100 W por fluorescentes compactas (LFCs) de 15 W, sendo que nos projetos
desenvolvidos em 2002 foi realizada a distribuição com subsídio de 100%, sendo atendidos
somente os consumidores classificados como “residencial baixa renda” e no ano de 2003 o
subsídio foi de aproximadamente 80,7% para Manaus e 84,6% para Manacapuru e Iranduba,
atendendo os consumidores residenciais com exceção dos classificados como “baixa renda”.
Os projetos foram financiados pelo Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica
– Ciclos 2001 e 2002 das concessionárias Manaus Energia S.A. (MESA) e Companhia
Energética do Estado do Amazonas (CEAM).
1
Prof. da Universidade Federal do Amazonas – UFAM, Diretor do Centro de Desenvolvimento Energético
Amazônico – CDEAM; Manaus – AM; Fone: (0xx92) 647-4416; [email protected]
2
Pesquisadores do CDEAM; Manaus – AM; Fone (0xx92) 647-4417.
1. INTRODUÇÃO
Este artigo apresenta resultados finais dos projetos de substituição de lâmpadas
incandescentes (LIs) por fluorescentes compactas (LFCs) no setor residencial nas cidades de
Manaus, Manacapuru e Iranduba. Os projetos foram financiados pelo Programa de Combate
ao Desperdício de Energia Elétrica – Ciclos 2001 e 2002 das concessionárias Manaus Energia
S.A. (MESA) e Companhia Energética do Estado do Amazonas (CEAM), através dos projetos
“Substituição de lâmpadas no setor residencial na cidade de Manaus” e “Substituição de
lâmpadas no setor residencial nas cidades de Manacapuru e Iranduba”. Os projetos possuem
os mesmos objetivos, havendo diferença quanto ao número de consumidores a serem
atendidos e ao subsídio dado aos consumidores nos anos de 2002 e 2003.
Neste projeto, a partir da sistemática de substituição de LIs por LFCs, avaliou-se o
comportamento dos consumidores residenciais no tocante a:
- Sensibilização quanto à economia obtida na fatura de energia elétrica, após a
substituição de LIs por LFCs;
- Interesse em substituir LIs por LFCs, com e sem subsídio de 100%;
- Satisfação ao utilizar LFCs.
Além dos objetivos relacionados com o consumidor, outros foram estabelecidos:
- Avaliar a viabilidade da implantação de um programa em larga escala para substituição
de LIs no setor residencial, com distribuição gratuita e adotando-se um certo percentual de
subsídio;
- Avaliar os impactos no sistema elétrico da Manaus Energia S. A. (MESA) provocados
por um programa de substituição de LIs em larga escala no setor residencial.
- Verificar a viabilidade econômica do projeto proposto;
- Avaliar o potencial de redução de custo com energia elétrica para o consumidor
residencial quando este substitui lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas;
- Estimar o potencial de conservação de energia a ser explorado quando da
implementação de projeto semelhante em larga escala;
- Avaliar os impactos da implementação em larga escala de projeto semelhante ao
proposto;
- Ampliar o conhecimento da concessionária quanto às oportunidades de programas de
conservação de energia que possam ser implementados junto a consumidores residenciais.
Na tabela 1 são apresentadas as metas e os investimentos a serem realizados.
Tabela 1 – Metas e investimentos
Ciclo
Projeto
Metas Previstas
Energia
Demanda
Economizada Evitada
(MWh/Ano)
(kW)
2001 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial na cidade de Manaus
2001 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial
nas
cidades
de
Manacapuru e Iranduba
2002 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial na cidade de Manaus
2002 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial
nas
cidades
de
Manacapuru e Iranduba
TOTAL GERAL
Recursos
(R$)
1.398.886,37
4.188,38
1.423
324
112
189.011,36
4.275,36
1.452
1.556.862,27
443,48
151
197.017,05
9.231,22
3.138
3.341.777,05
2. PROCEDIMENTO METODOLÓGICO
2.1 – Ações implementadas para o desenvolvimento dos projetos
Para implementação do trabalho, dado a natureza dos objetivos a serem alcançados,
fez-se necessário o desenvolvimento de inúmeras atividades as quais são descritas a seguir:
a) Desenvolvimento de instrumental para coleta de dados junto aos consumidores. Foram
desenvolvidos dois questionários para a coleta de dados dos consumidores a serem
contemplados no projeto. O primeiro deles objetivava levantar informações acerca do perfil
sócio-econômico e perfil de carga do consumidor.
Um segundo questionário foi desenvolvido para viabilizar o cumprimento dos objetivos
do projeto com relação à satisfação do consumidor, bem como, sua predisposição em adquirir
lâmpadas mais eficientes sem subsídio.
b) Levantamento de dados junto à concessionária;
c) Montagem de infra-estrutura;
d) Confecção de adesivos;
e) Confecção de cartilha com informações e orientações sobre o uso racional de energia
elétrica em residências;
f) Montagem de sistemática para substituição das lâmpadas;
g) Implementação de ferramenta para gerenciamento do banco de dados;
h) Ensaio em laboratório para análise de performance elétrica de três tipos de lâmpadas
(incandescente, fluorescente convencional e fluorescente compacta).
2.2 Processo de distribuição das lâmpadas
a) Os consumidores foram identificados através de pesquisa realizada no cadastro existente
nas concessionárias;
b) Os consumidores foram visitados por equipes técnicas que faziam um levantamento do
perfil de consumo da unidade consumidora (levantamento de potência, tipo de aparelho
elétrico e horário de funcionamento dos mesmos), para o cálculo do representativo das
lâmpadas nas unidades, bem como, a estimativa de redução de consumo;
c) Verificando-se que não havia nenhuma irregularidade a UC visitada estava apta para a
substituição das lâmpadas pela equipe técnica. As lâmpadas incandescentes substituídas foram
recolhidas, sendo registrado a quantidade e a potência de cada uma das lâmpadas.
d) O consumidor assinava um termo de compromisso através do qual responsabiliza-se pela
integridade das lâmpadas, não podendo as mesmas ser vendidas ou doadas a terceiros, além
de se comprometer em informar a equipe do projeto quanto à aquisição de novos
equipamentos elétricos.
Como em 2002 o subsidio não era de 100%, foi implantado um sistema de cupons,
onde a equipe técnica ao confirmar o interesse do consumidor em participar do projeto
entregava a este um cupom que valia aproximadamente 80% do preço da lâmpada para
Manaus e 85% para Manacapuru e Iranduba.
De posse deste cupom o consumidor poderia comprar as LFCs na loja fornecedora
contratada. No ato da compra as lâmpadas incandescentes substituídas foram recolhidas na
loja fornecedora, juntamente com os cupons, sendo registrado a quantidade e a potência de
cada uma das lâmpadas e o ambiente os as mesmas seriam instaladas.
3. RESULTADOS OBTIDOS
3.1 Satisfação e comportamento do consumidor
Nos projetos do ciclo de 2001, a verificação destes dados foi facilitada, pois as LIs
eram substituídas no ato da adesão ao projeto. Isso possibilitava a equipe, em apenas um mês,
retornar a casa do consumidor para consultá-lo sobre a economia obtida na fatura a satisfação
com as LFCs e o seu interesse em substituir as LIs por LFCs.
Para 69,79% dos entrevistados em Manaus, a substituição trouxe uma redução na
fatura de energia elétrica. Devido, em parte, a esta comprovação efetivada por parte dos
consumidores, 87,79% estariam dispostos a comprar lâmpadas mais eficientes em substituição
as incandescentes.
No tocante a satisfação com as lâmpadas substituídas, o índice observado foi de
97,48%, de onde se pode concluir que a maioria dos entrevistados apóia ações desse tipo por
parte da concessionária.
No interior, a redução na fatura de energia foi constatada por 80,4% dos consumidores
em Iranduba e 83,4% em Manacapuru. Com relação à aquisição de lâmpadas mais eficientes,
84,3% dos consumidores em Iranduba e 70,9% em Manacapuru estariam dispostos a comprar
lâmpadas mais eficientes em substituição as incandescentes.
O índice de satisfação com as LFCs também foi bastante satisfatório pois, 99,3% dos
consumidores em Iranduba e 99,6% em Manacapuru demonstraram estar satisfeitos com as
novas lâmpadas.
Para os projetos do ciclo 2002, esta tarefa foi mais complicada, pois os consumidores
recebiam cupons para comprar as lâmpadas subsidiadas, o que não dava a equipe nenhuma
garantia de que aquelas lâmpadas seriam substituídas, dificultando as pesquisas envolvendo as
LFCs.
Para 33,9% dos entrevistados que adquiriram as lâmpadas em Manaus, houve uma
redução na fatura de energia elétrica. Desses consumidores que adquiriram as LFCs, grande
parte não havia recebido a fatura de energia. Os consumidores se sentiram beneficiados com o
uso das lâmpadas, percebendo que melhorou a iluminação (35,1%) e que o ambiente ficou
mais confortável (25,5%).
No interior, segundo os consumidores que compraram as lâmpadas e receberam a
fatura de energia, 20,5% em Manacapuru e 24% em Iranduba, houve uma redução na fatura.
Os benefícios identificados com as LFCs foram, principalmente, no fato de que o ambiente
tornou-se mais agradável (47,7% em Manacapuru e 40% em Iranduba) devido a melhoria da
iluminação (29,6% em Manacapuru e 24% em Iranduba).
3.2 Avaliação e implementação em larga escala de projeto semelhante
Foram simulados os possíveis reflexos causados pela implantação deste projeto em
larga escala, ou seja, abrangendo todos os consumidores baixa renda nos projetos do ciclo
2001, e todos os consumidores residenciais nos projetos do ciclo 2002.
Nas Tabelas 2, 3, 4 e 5 apresenta-se uma estimativa das reduções de consumo,
demanda máxima e consumo de combustível para os sistemas das cidades. Este é baseado na
quantidade total de consumidores residenciais e nos dados obtidos no decorrer do projeto.
Tabela 2 - Projeto do ciclo 2001 em Manaus (subsidio de 100%)
Energia economizada
Redução de demanda na
Economia de combustível
(GWh/ano)
ponta (MW)
(R$)
9,10
9,60
1.655.014,62
Tabela 3 – Projeto do ciclo 2002 em Manaus (subsídio de 88,7%)
Total
UC's
Resid.
323.900
UC's Resid.
Atendidos
(%)
100,00
Red. Con
Economia Potencial/Ano
Combust Ano
Energia Dem. Máx.
(Litros)
(GWh/ano) (MW)
54,10
21,41
Red.
Receita
S/ICMS
Ano
(R$)
(R$)
16.880.528 9.621.901 12.285.454
Tabela 4 – Projeto do ciclo 2001 em Manacapuru e Iranduba (subsídio de 100%)
Municípios
Energia economizada
Redução de demanda
Economia de
(GWh/ano)
na ponta (MW)
combustível (R$)
Manacapuru
0,75
0,79
117.962,92
Iranduba
0,25
0,26
58.728,42
Tabela 5 – Projeto do ciclo 2002 em Manacapuru e Iranduba (subsídio de 84,6%)
Total % UC's
Municípios UC's
Resid.
Resid. Atendidos
Manacapuru 9.679
Iranduba
3.584
Economia
Potencial/Ano
Energia
(MWh/ano)
100,00%
3,09
100,00%
1,13
Red. Cons
Combust Ano
Dem
Max (Litros)
(MW)
0,98
0,59
(R$)
Red.
Receita
S/ICMS
Ano (R$)
943.475 537.781 642.487
346.998 197.789 236.298
Os resultados mostram que um projeto em larga escala abrangendo não só os
consumidores de baixa, mas todos os consumidores residenciais e adotando um subsidio
parcial, trariam uma redução de produção de energia quase seis vezes maior para a cidade de
Manaus e quatro vezes maior para Manacapuru e Iranduba. Além de proporcionar uma
redução de custos com energia elétrica para uma camada maior da população.
3.3 – Considerações ambientais
As lâmpadas fluorescentes contêm substâncias químicas nocivas ao homem e ao meio
ambiente, com destaque para o mercúrio que provoca desde lesões leves até problemas
neurológicos e morte.
O descarte sistemático dessas lâmpadas em aterros, sem a descontaminação e sem
cuidados de armazenamento, eleva para níveis preocupantes a quantidade desse elemento
químico no meio ambiente.
O impacto causado ao meio ambiente por uma única lâmpada chega a ser desprezível,
mas considerando o somatório das lâmpadas descartadas anualmente (aproximadamente 40
milhões no Brasil), esse efeito será sensivelmente percebido em locais como os aterros
municipais, visto que as lâmpadas quando se quebram contaminam o ar, o solo e as águas
subterrâneas. Estimativas preliminares dão conta que, devido à inexistência de procedimentos
adequados de reciclagem dessas lâmpadas, cerca de 600 kg/ano de mercúrio serão lançados ao
meio ambiente (FUNASA, 2001).
Foi feita uma simulação para analisar a quantidade de mercúrio que será jogado ao
meio ambiente. Considerou-se a quantidade média de lâmpadas e o número de consumidores
que aderiram ao programa. Em função dessas informações chegou-se aos valores de
quantidade de mercúrio que seria jogado ao meio ambiente, no fim da vida útil das lâmpadas.
O resultado obtido pode ser observado na tabela 6.
Tabela 6 – Quantidade de mercúrio (g)
Projeto
Manaus – Ciclo 2001
Quantidade de mercúrio (g)
204,11
Manacapuru e Iranduba – Ciclo 2001
19,33
Manaus – Ciclo 2002
53,4
Manacapuru e Iranduba – Ciclo 2002
18,23
TOTAL
295,07
A legislação brasileira através das Normas Regulamentadoras (NRs) do Ministério do
Trabalho e a Organização Mundial de Saúde estabelecem igualmente, como limite de
tolerância biológica para o solo 100mg/kg de mercúrio. O resultado da simulação mostra que
as quantidades de mercúrio mesmo para um projeto em pequena escala são bastante
preocupantes para o local onde estas lâmpadas serão depositadas, pois além de contaminar o
solo poderão mais tarde, contaminar os cursos d’água e chegar à cadeia alimentar.
3.4 Introdução de harmônicos no sistema
A fim de melhor avaliar e comparar a capacidade dos sistemas de iluminação típicos
utilizados em residências de uma forma geral, foram realizados em laboratório ensaios
elétricos, num arranjo com três tecnologias distintas (incandescentes, fluorescente
convencional e fluorescente compacta), de um mesmo fabricante de lâmpadas, de tal forma a
se obter um fluxo luminoso de 8.000 lúmens, o qual representa uma iluminância média de 150
lux para uma área de 50 m2.
Quanto à influência na qualidade da energia, referente ao uso de lâmpadas FLCs,
verificou-se que há uma contribuição considerável, em termos de cargas não lineares para
o sistema elétrico como um todo. Os medidores de kWh são afetados pelos componentes
harmônicos, particularmente se existirem condições de ressonância, resultando em altas
tensões e correntes no circuito, de acordo com Fujiwara et al. (1998). Equipamentos que
utilizam discos de indução normalmente medem apenas a corrente fundamental. Todavia,
o desbalanço causado pela distorção harmônica pode gerar erros nesses medidores.
Estudos têm mostrado que os erros, para mais ou para menos, são possíveis quando há
distorção harmônica, dependendo do tipo de medidor e das harmônicas envolvidas. Em
geral, o fator de distorção deve ser alto (> 20%) para resultar em erros significativos,
como verificado nos ensaios realizados. Os níveis de harmônicos de corrente são
elevados, implicando efeitos como:

Quedas significativas de tensão no sistema elétrico;

Baixo fator de potência para as instalações;

Correntes parasitas nos transformadores e aumento das perdas por histerese.
Em um sistema composto por várias fontes harmônicas, a intensidade da componente
harmônica resultante depende de diversos fatores, tais como:

Fator de saturação (ks): relação entre os consumidores, que possuem carga
geradora de harmônicos e o número total de consumidores;

Fator de simultaneidade (kV): relação entre o número de consumidores cujas
cargas estão em funcionamento em determinado horário e o número de
consumidores que possuem tal carga;

Fator de dispersão (kd): relação entre a soma vetorial e a soma algébrica das
correntes harmônicas de determinada ordem, geradas pelas cargas existentes.

Ângulo de fase de cada harmônico.
As tabelas 7 e 8 ilustram os resultados dos ensaios realizados.
Tabela 7 - Distorção harmônica total para tensão 127 V (circuito quadro terminal de carga).
Lâmpada
Distorção total de
Distorção total de
corrente DHTI (%)
tensão DHTU (%)
Fluorescente conv. 20 W
Fluorescente compacta 15 W
Incandescente 60 W
5,15
1,74
106,27
2,00
3,53
1,55
Tabela 8 - Distorção harmônica total para variação de tensões. (circuito do secundário do
transformador variador)
Tensão
Lâmpada
aliment
Volts
Distorção total de
Distorção total de
corrente DHTI (%)
tensão DHTU (%)
Fluorescente conv 20 W
126,58
9,70
11,83
Fluorescente compacta 15 W
98,29
58,64
16,46
Incandescente 60 W
142,43
10,31
10,47
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas mais eficientes proporcionou
resultados significativos e de curto prazo. De acordo com Jannuzzi e Santos (1996), os
programas de incentivo para iluminação eficientes em residências com substituição de
lâmpadas incandescentes e fluorescentes convencionais mostram-se também atraentes em
termos de custo/beneficio, considerando os custos marginais de expansão do sistema elétrico.
A substituição, renovação, reforma, incorporação de novos materiais, novas tecnologias,
novos sistemas, readequação e reabilitação de uma forma geral, todos estes elementos, juntos
ou isolados, buscam a mesma finalidade de aumento da eficiência e menor consumo de
energia, resultando na sua própria conservação. Estes são os agentes e os objetivos que
norteiam o conceito de retroffiting em iluminação e instalações elétricas, um tema recente,
mas de grande potencial de expansão no Brasil, principalmente na simples troca de uma
lâmpada incandescente por uma fluorescente compacta.
Tais referências, aliadas ao conjunto de medidas e programas de incentivos para o
gerenciamento pelo lado da demanda, substanciam atrativos na ação de implementação destas
operações práticas da conservação de energia. Num primeiro momento, a aplicação no setor
residencial mesmo que o projeto seja subsidiado parcialmente, trará como resultados positivos
não só a economia com a redução do consumo da energia elétrica e a demanda evitada, mas a
experiência e o aprendizado de metodologias eficazes para a aplicação dos programas de
gerenciamento pelo lado da demanda em outros setores consumidores.
A tabela 9 mostra o resultado final do projeto e suas metas iniciais.
Tabela 9 – Resultados finais e metas iniciais.
Ciclo
Projeto
2001 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial na cidade de Manaus
2001 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial
nas
cidades
de
Manacapuru e Iranduba
2002 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial na cidade de Manaus
2002 Substituição de Lâmpadas no setor
residencial
nas
cidades
de
Manacapuru e Iranduba
TOTAL GERAL
Resultados
Energia
Demanda
Economizada Evitada
(MWh/Ano)
(kW)
Meta prevista
Energia
Demanda
Economizada
Evitada
(MWh/Ano)
(kW)
4.067,42
2.305
4.188,38
1.423
344,35
200
324
112
571,80
511,78
4.275,36
1.452
388,67
197
443,48
151
5372,24
3.213,78
9.231,22
3.138
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fujiwara, J. K., et ali: “Interferência Causada pelo Uso de Fluorescentes Compactas em
Residências”. II Seminário de Qualidade da Energia Elétrica. - Itajubá – MG, 1997.
FUNASA: “Relatório Final da Reunião Técnica Lâmpadas Fluorescentes e os Riscos à Saúde”.
Brasília, Junho/2001
Jannuzzi, G. M., Santos V. F.: “Uso de Incentivos para Um Programa de Iluminação Eficiente
em Residência”.Revista Eletricidade Moderna - No 270, Ano XXIV. São Paulo/1996.