EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO E MICRO GERAÇÃO
DE ENERGIA POR MEIO DE PAINÉIS FOTOVOLTAICOS Novo Prédio da Escola SENAC - São Borja/RS
Dr. José Wagner Maciel Kaehler
Professor/Pesquisador do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Pampa
Caroline Almeida Santos
Acadêmico do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Maicon Barbieri
Acadêmico do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Resumo. Objetiva-se, por meio de reduções
energéticas e micro geração de energia elétrica limpa, reduzir o consumo de energia de
um prédio de seis pavimentos e melhorar a
qualidade de iluminação. Esta instituição de
ensino geraria a sua própria energia para
suprir as necessidades locais de demanda de
forma a não afetar ou agredir a natureza.
Realiza-se um planejamento e dimensionamentos de painéis fotovoltaicos em uma micro usina elétrica no topo do próprio prédio
da Instituição SENAC em São Borja/RS. Sugere-se o tipo de iluminação mais adequada para o local de estudo, de forma que
esta é mais eficiente e economicamente viável. Relata-se os ganhos em valores anuais
de energia economizada com a aplicação
destes sistemas.
Palavras-chave: Iluminação Eficiente; Geração Distribuída; Cálculo Financeiro.
1.
INTRODUÇÃO
Não só os fatores financeiros merecem
destaque para uma auditoria energética, pois
se realiza uma avaliação da qualidade da
energia, da geometria do edifício, da iluminação, adequações ergonômicas e níveis de
conforto que também trazem melhorias consideráveis, quanto à condição de vida dos
habitantes da edificação na fase de prática de
projeto.
Assim sendo o presente trabalho tem
como objetivo principal apresentar um projeto viável e aceitável para a Instituição de
Ensino SENAC, favorecendo a edificação
para além de consumir menos energia produzir a sua própria energia limpa de qualidade, assim, diminuindo os impactos ambientais em São Borja/RS.
Para isso será importante buscar alternativas viáveis para redução de consumo energético. E justifica-se com base nos estudos
atuais sobre recursos naturais e demandas
energéticas globais que necessitam de cuidados urgentes, a fim de não haver maiores danos, assim colaborando e ingressando em um
nível de consumo desprezível com relação
ao porte da edificação que tem seis pavimentos.
Desta forma, primeiramente fez-se um
levantamento técnico analítico às características da edificação em estudo; melhoria na
iluminação e até micro geração integrada;
chegando a uma análise contábil dos investimentos e retornos até a viabilização deste
projeto.
2.
PROPOSTA DE ILUMINAÇÃO
EFICIENTE E ADEQUADA
Para determinar o sistema mais eficiente
de iluminação é necessário o entendimento
dos horários de funcionamento da instituição. Na Tabela 1 constam os horários que
são previstos os turnos de funcionamento,
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EM ENGENHARIA – CRICTE 2014
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sendo dois diurnos e um noturno. Divididos
em seis dias na semana, considerando que
não haveria atividades no domingo.
Totaliza-se então 650 lâmpadas a serem
eficientizadas.
TABELA 2. Sistema atual e proposto.
TABELA 1. Horários de funcionamento da
instituição.
FUNCIONAMENTO DA INSTITUIÇÃO
Turno 1 Turno 2 Turno 3
Total
INÍCIO
07:30
13:30
18:30
07:30
TÉRMINO
12:30
18:30
23:30
23:30
HORAS DIÁRIAS 05:00
05:00
05:00
15:00
DIAS/SEMANA
6
6
6
6
DIAS/MÊS
24
24
24
24
MESES/ANO
11
11
11
11
Dando sequência ao processo de eficientização do edifício SENAC, passamos a analisar os dados, usando métodos e materiais
que possibilitam a viabilidade do investimento nas melhorias propostas.
2.1 Avaliação Luminotécnica
Constantemente se encontram no mercado novas tecnologias e métodos para melhoria na iluminação interna e externa, sempre visando melhor relação custo benefício.
Propôs-se a compra de lâmpadas mais
eficientes, visto que não se sabe quais serão
os reatores adotados, usaram-se os de acordo
com a normatização de eficientização.
- Iluminação artificial atual (suposição
de utilização mais comum nos casos): Luminária fluorescente (2 x 32W) de SOBREPOR, branca, refletor de alto brilho (ref.:
Lumicenter CAA02 S32) com 2 lâmpadas
fluorescente tubular 32W (ref.: Energy Saver
L32/21-840 OSRAM), 1 reator duplo, 2 x
32W, 220V, AFP-PR, eletrônico (ref.: Quicktronic QTIS 2 x 32, digital, 220V OSRAM), refletor facetado em alumínio brilhante de alta pureza.
- Iluminação artificial proposta: Luminária fluorescente (2 x 28W) de SOBREPOR, branca, refletor de alto brilho (ref.:
LumicenterFAA01 S28) com 2 lâmpadas
fluorescente tubular 28W (ref: SmartLux
OSRAM), 1 reator duplo eletrônico T5
2X28W Bivolt INTRAL Ref: (02475)
REHT5 2X28/127-220/5.6, refletor facetado
em alumínio brilhante de alta pureza.
ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
Tipo (Ambiental/Localizada)
Tipo de Lâmpada
Número Lâmpadas
Potência da Lâmpada por
Luminária (W)
Vida útil da lâmpada (horas)
Lâmpadas por Luminária
Serviço Energético Lâmpada [lumens]
Tipo de Reator
Potência do Reator
Vida útil do reator (horas)
Potência Demandada por
Luminária (W)
Custo unitário (R$)
Custo Total (R$)
Potencia total (W)
ATUAL
EFICIENTE
Interna
Interna
Energy Saver
L32/21-840
OSRAM
650
SmartLux
OSRAM T5
HE
650
32
28
7500
30000
2
2
2775
2900
Eletromagnético
16
6000
Eletrônico
6
30000
96
68
134
43550
31200
197
64025
22100
Com isso há uma diminuição na demanda de energia de 9,10 kW, representando
diminuição na fatura de energia elétrica anual, em torno de 9.429,55 reias, tornando-se
um valor expressivo nos custos da empresa.
Cálculos como custo de instalação e diagnósticos energéticos serão adotados na
faixa de 10% do valor envolvido, esse valor
pode variar dependendo do produto. O valor
do investimento refere-se ao comparativo de
investimentos com luminárias mais eficientes.
Com isso, pode-se obter os valores para
o cálculo do financiamento e em quanto
tempo poderá se ter o retorno deste investimento para a instituição.
TABELA 3. Cálculo econômico financeiro.
Cálculo Econômico - Financeiro
Investimento Total
Economia Anual de Energia
Economia de Energia Anual Atualizada
Parcela Mensal da Economia de Energia
Parcela mensal de Economia
Número Parcelas Financiamento (meses)
Valor das Parcelas (mês) de Financiamento
Valor Presente do Montante Financiado
Concessionária
Valor Total do Contrato
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R$ 20.679,75
R$ 9.429,55
R$ 8.419,24
R$
745,63
R$
745,63
32
R$
752,35
R$ 20.875,98
R$ 24.075,22
Por fim, a simulação do retorno do investimento em luminárias e lâmpadas mais
eficientes se obteve ao fim do 3º ano (32
meses) após implantação. Visto que a lâmpada eficiente tem vida útil de 30.000 horas,
o investimento é válido. Esse tempo de retorno do investimento varia proporcionalmente com a utilização do equipamento
em questão. Quanto maior a taxa de utilização, mais rápido será o retorno, e vice-versa.
3.
PROPOSTA DE MICRO GERAÇÃO
A proposta tem como base usar os artifícios da nova Resolução Normativa nº
517/2012, que tem o princípio de dispor ao
consumidor final a liberdade de gerar sua
própria energia, entregar a rede elétrica por
um valor diferenciado e utilizar a mesma em
um período de até 36 meses. Como a região
sul do Brasil dispõe-se de valores altos de
radiação, viabilizar-se-á a instalação de painéis fotovoltaicos dimensionados para atender a demanda de energia das 17 até às 22
horas.
De acordo com a Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição - TUSD (AES SUL) do
posto fora de ponta da Branca e a TUSD da
tarifa convencionale seu valor de 0,445419
R$/kWh (ANEEL) para o devido fim, a carga total do edifício e a taxa de utilização da
infraestrutura, para tanto se apresenta os seguintes cálculos:
- Custos da energia ao consumidor em
horários de ponta e fora de ponta que pode
triplicar, por isso apresenta-se as Tabela 4
que definem as diferenças nestes períodos.
TABELA 4. Comparativo de custo de energia diário no período estipulado.
Horário
17-18 H
21-22 H
Custo Diário (R$)
R$
19,41
R$
29,11
- Custo médio da energia no período das
18 às 21 horas: nesses períodos de tempo, o
custo da energia ao consumidor quintuplica,
então para obtermos o custo diário dessa
energia, também teremos que utilizar a de-
manda do edifício e a taxa de utilização do
mesmo nesse período, obtendo então:
TABELA 5. Comparativo de custo de energia diário no período estipulado.
Horário
18-21 H
Custo Diário (R$)
R$
218,36
Dispondo assim, de um custo diário de
energia no período das 17 às 22 horas, com
valor de R$ 218,36. Para iniciar os cálculos
de quantos painéis fotovoltaicos precisar-seá para a compensação energética, basta dividir o custo em cada horário pela tarifa exercida, dispondo da Tabela 6;
TABELA 6. Comparativo de custo de energia diário total.
Horário
17-18 H
18-21 H
21-22 H
Total
Custo Diário
(R$)
R$19,41
R$218,36
R$29,11
R$ 266,88
Potência para Compensação (KW)
34,9090
392,7272
52,3636
480
Como as tarifas de energia são mais representativas nos meses de verão, ou seja, no
período em que a demanda energética provinda dos condicionadores de ar representa
grande impacto devido à insolação e radiação, buscou-se como base dos cálculos,
atender a maior demanda de energia anual.
Então, vamos adaptar um período médio de
geração fotovoltaica de 8 horas/dia.
O painel fotovoltaico utilizado abordará
o critério de atender as dimensões do edifício e a disponibilidade do produto no mercado nacional, dispondo assim do modelo
KYOCERA, 240 Watts.
Utilizando 250 painéis fotovoltaicos à
um custo unitário de R$ 989,00 mais o custo
de frete, dos fixadores da estrutura para os
paineis, do registrador Smart Grid e Inversor
de rede de 24V para 220V o total do investimento é de R$ 368.080,00 economizandose assim R$ 74.726,40 por ano.
Tem-se retorno do investimento no início do 9º ano após implantação dos painéis,
tornando-se uma alternativa muito viável para o edifício estudado, sabendo que a vida
útil dos painéis utilizados está na faixa de 30
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a 40 anos, garantido pelo fornecedor; e ainda
garantia de fábrica de 10 anos.
Estimando que o consumo diário das 17
às 22 horas é de em torno de 110 kW, constatamos que o banco de painéis terá que enviar à rede de distribuição 480 kW nas 8 horas de sol, para utilizar os 110 kW no período de maior custo ou dentro do período habilitado para a utilização.
O número de painéis fotovoltaicos ficou
restrito à área de telhado metálico do prédio
principal, sendo em torno de 450 m² com a
devida inclinação de 39º, que é obrigatória
para garantir a maior incidência solar para a
cidade em estudo. Se o consumo do prédio
for superior ao valor estipulado (110 kW), a
micro geração não conseguirá atender ao
consumo total nesse período, mas mesmo assim irar-se-á garantir a viabilidade da implantação deste sistema.
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA
ELÉTRICA (Brasil) - ANEEL. Resolução
Homologatória nº 1.280, de 17 de Abril de
2012. Estabelece as tarifas de fornecimento
de energia elétrica e as Tarifas de Uso dos
Sistemas de Distribuição TUSDs, e homologa as tarifas de suprimento para a distribuidora Usina Hidroelétrica Nova Palma Ltda.
NOVA PALMA ENERGIA. Disponível em:
<http://www.aneel.gov.br/biblioteca/>.
Acesso em: Fevereiro de 2014.
4. Resultados e Discussões
CASTRO, R. Energias Renováveis e Produção Descentralizada: Introdução à energia
fotovoltaica. Lisboa: IST, 2008 – DEEC/Área Científica de Energia, USP, 2005.
87 p. Tese (Mestrado) – Instituto de Física,
Programa de Mestrado em Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005.
Quanto ao sistema de iluminação, em
dois anos e oito meses paga-se o investimento e trará rentabilidade anual de aproximadamente, R$9.429,55.
Para aplicação da micro geração de
energia, que seria utilizada apenas em áreas
parciais do telhado, é um investimento mais
alto comparando-se ao outro, mas no fim do
nono ano é possível obter um retorno da parcela de R$74.726,40 em energia elétrica. Em
até vinte anos, ou mais, não seriam necessárias trocas dos painéis fotovoltaicos, e ao fim
deste prazo, por ter um sistema já instalado e
em funcionamento o novo investimento tornar-se-ia viável em até metade do tempo anterior.
_______. (Brasil) – ANEEL. Resolução
Normativa nº 517 de 11 de dezembro de
2012. Altera a Resolução Normativa nº 482,
de 17 de abril de 2012, e o Módulo 3 dos
Procedimentos de Distribuição – PRODIST.
Disponível em: < http://www.aneel.gov.br/
cedoc/ren2012517.pdf>. Acesso em: Março
de 2013.
LISITA, O. Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede: Estudo de caso – 3 kWp instalados o estacionamento do IEE-SP. São Paulo: USP, 2005. 87 p. Tese (Mestrado) – Instituto de Física, Programa de Mestrado em
Energia, Universidade de São Paulo, São
Paulo, 2005.
5. REFERÊNCIAS
AES SUL DISTRIBUIDORA GAÚCHA DE
ENERGIA S/A (Brasil) – AES SUL. Disponível em: <www.aessul.com.br>. Acesso em:
fevereiro de 2013.
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