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Espacios. Vol. 37 (Nº 34) Año 2016. Pág. 31

Análise Econômica Comparativa entre Aquecedores Solares de Baixo Custo e Aquecedores com Tubos de Vidro Evacuados

Comparative Economic analysis of low-cost Solar Heaters and heaters with Glass Evacuated tubes

Giovana Moreira TORRICO 1; José Donizetti de LIMA 2; Sandro César BORTOLUZZI 3

Recibido: 18/06/16 • Aprobado: 28/07/2016

Conteúdo

1. Introdução

2. Referencial teórico

3. Metodologia da Pesquisa

4. Resultados

5. Considerações Finais

Referências

1. Introdução

De todas as fontes renováveis de energia, a solar é a mais abundante. Se fosse utilizada 0,01% da energia solar que atinge a Terra convertida em uma eficiência de 10%, isso geraria quatro vezes a capacidade de geração mundial de energia (Thirugnanasambandam, Iniyan, & Goic, 2010).

A abundância de recursos naturais e a busca de boas práticas no que tangem a sustentabilidade favorecem o investimento em energias alternativas para geração de energia (Segura, et al. 2015). O Brasil possui potencial para geração de energia solar, sendo que a sua exploração pode gerar benefícios para os diferentes setores da sociedade e reduzir a utilização de fontes de energia que causam impactos ambientais, além de contribuírem para a redução da demanda de energia elétrica em horários de ponta (Altoé, 2012).

O consumo de energia elétrica no Brasil em 2014 registrou um aumento de 2,9%, em comparação com o ano de 2013, sendo que os setores que mais contribuíram para esse aumento foram o residencial com acréscimo de 5,7% e o comercial com aumento de 7,4%. Sendo que devido a fatores climáticos foi necessária a utilização de usinas termoelétricas para geração de energia elétrica (EPE, 2015, EPE 2016).

Tanto a energia hidroelétrica como a produzida a partir de usinas térmicas causam impactos ambientais. No caso das hidroelétricas na maior parte dos casos é necessário o alagamento de áreas expressivas para a criação do lago que fornecerá a água para o funcionamento da usina (Eletronuclear, 2016). Nas usinas térmicas os combustíveis utilizados, como carvão, óleo, biomassa e gás natural, geram elevadas quantidade de poluentes, que podem causar problemas de saúde na população, chuva ácida, além de, contribuírem para o efeito estufa (Eletronuclear, 2016; Thirugnanasambandam et al., 2010).

Com o aumento do consumo e a utilização de usinas termoelétricas para suprir a crescente demanda, os custos são repassados aos consumidores. No estado do Paraná, em 2015, o reajuste médio da energia elétrica foi de 52,11% e o acumulado nos últimos 3 anos chega a 67,24% (COPEL, 2016).

Com o aumento da demanda de energia, reajustes frequentes no custo da energia elétrica, a redução da participação da energia hidráulica na matriz energética brasileira, que cede lugar à energia termoelétrica, desperta a busca por fontes alternativas e renováveis de energia. Neste contexto, a energia solar pode ser uma boa opção para redução dos gastos com energia elétrica, para consumidores residências como fonte de aquecimento de água utilizada principalmente em substituição ao chuveiro elétrico. Nesta situação, surge o seguinte questionamento: Qual a melhor opção para compra e instalação de aquecedores solares, tendo em vista que no mercado existem vários modelos?

Com o objetivo de responder a esse questionamento e com base no exposto, o presente trabalho pretende desenvolver um comparativo econômico entre a implantação de um sistema de aquecimento solar de água convencional com tubos de vidro evacuados e um sistema de aquecimento solar de baixo custo (ASBC).

Utilizando a Metodologia Multi-Índice Ampliada (MMIA) via aplicativo web SAVEPI e a Metodologia Simulação de Monte Carlo (MSMC), foi comparada a economia gerada, tempo de retorno do investimento e risco da aquisição dos sistemas de aquecimentos de água (com tubos evacuados e ASBC), para redução no consumo de energia elétrica residencial.

2. Referencial teórico

2.1. Aquecimento de água com chuveiros elétricos

Um problema enfrentado pelo sistema elétrico brasileiro que interliga as Regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste do Brasil, é o consumo de eletricidade no horário de ponta, com significativa participação do chuveiro elétrico nesse consumo (Sprenger, 2007). A potência do chuveiro elétrico varia de acordo com o modelo e a posição da chave, sendo que nos modelos mais utilizados variam de 4.500 a 6.000 watts no modo inverno (quente) e de 2.100 a 3.500 watts no modo verão (morno) (ANEEL, 2016). Com base nesses dados, considerando uma residência com 4 pessoas na qual o chuveiro elétrico permaneça ligado em média 40 minutos por dia, o consumo mensal na posição inverno ficará entre 90 kWh a 120 kWh e na posição verão entre 42 a 70 kWh.

A utilização do chuveiro elétrico representa uma parcela significativa do consumo total de energia elétrica de uma residência, além de ser um dos maiores responsáveis pelo pico de consumo no setor residencial (Tomé, 2014). Sendo assim a exploração da energia solar para aquecimentos de água em residências pode reduzir o consumo de energia elétrica no horário de pico contribuindo assim com a matriz energética nacional e com o meio ambiente por ser uma fonte renovável de energia e não poluente (Portal Energia, 2016).

2.2. Aquecedores solares

O princípio de funcionamento de um sistema de aquecedor solar consiste em absorver a radiação solar direta e a difusa convertendo-as em energia térmica por meio do aquecimento de água. Posteriormente, a água aquecida que está dentro dos coletores, por ser menos densa, sobe para o reservatório, cedendo lugar a água fria que passa do reservatório para os coletores, gerando uma circulação continua conhecida como termossifão (Santos & Rispoli, 2015). Para melhor aproveitamento da radiação solar conforme a NBR 15.569/2008 os coletores solares devem estar voltados para o norte geográfico, com desvio máximo de 30º dessa direção, e ângulo de inclinação igual ao da latitude do local de instalação, acrescido de 10º e nunca inferior a 15º (ABNT, 2008).

Para armazenar a água quente é necessário um reservatório térmico (boiler), que na maioria dos modelos convencionais é de aço inoxidável ou polímero, com isolamento térmico e corpo interno resistente à corrosão, confeccionados em materiais como cobre, aço inoxidável e aço com tratamento vitrificado ou esmaltado (Rede Brasil de Capacitação em Aquecimento Solar, 2008). Quando a água aquecida do boiler é utilizada, a reposição é feita com a entrada de água fria, que deve estar armazenada em uma caixa d’água convencional.

2.2.1. Aquecedores Solares Evacuados

Os coletores solares de tubos a vácuo de vidro, são fabricados com dois tubos de vidros de boro silicato. Nesse tipo de coletor, o ar é retirado do espaço entre os tubos de vidros para formar o vácuo, o qual elimina a condução e a transferência causadora da perda de calor (Mondialle, 2016). Além dos coletores, o sistema é composto por um boiler (reservatório de água quente), reservatório de água fria (caixa d’água) e tubulações (Mondialle, 2016; Rede Brasil de Capacitação em Aquecimento Solar, 2008).

Sobre a compra e instalação de sistemas de aquecimento solares convencionais, Costa, (2007) destaca: mesmo apresentando vida útil longa, requerem investimento inicial elevado. Um modelo ilustrativo do sistema de aquecimento solar com tubos evacuados é apresentado na Figura 1.

Figura 1: Aquecedor solar com coletores de tubos de vidro evacuados

Fonte: Elaborada pelos autores.

O prazo de garantia dos boilers e coletores pesquisados é de 5 anos, bem como a da instalação, se executada por empresas especializadas. Contudo, a previsão de duração do sistema de aquecimento solar é de 20 anos (Soletrol, 2016). Quanto à manutenção, é recomendada a limpeza dos tubos uma vez ao ano para retirada da poeira acumulada nos coletores que pode prejudicar a absorção do calor. Já a temperatura da água no reservatório vária de acordo com as condições atmosféricas. Em dias sem nebulosidade, a temperatura no boiler fica entre 50º C e 70º C (Soletrol, 2016).

O chuveiro elétrico usado de forma isolada consome anualmente cerca de 6,5 vezes mais energia elétrica do que quando usado em conjunto com aquecedor solar com tubos de cano a vácuo, em percentual a economia corresponde a 84,6% (Neves, 2013). Sendo esse percentual encontrado na coleta de dados do sistema de aquecedor solar realizada no período de 01 de junho a 31 de agosto de 2012 na cidade de Cascavel-PR (Neves, 2013).

2.2.2. Aquecedores Solares de Baixo Custo (ASBC)

Os ASBC são considerados os sistemas de baixo investimento inicial, quando comparados aos aquecedores solares tradicionais, sendo que baixo custo não significa necessariamente baixa eficiência, apesar de, em muitos casos, haver redução relativa do rendimento térmico e da vida útil (Oliva, 1999).

Na literatura são encontradas diversas pesquisas, onde são empregados diferentes materiais alternativos para construção de ASBC, sendo considerado neste trabalho o sistema desenvolvido pela Sociedade do Sol (2009). Os materiais necessários para montagem dos coletores solares são: placas de forro de policloreto de vinila (PVC) alveolar, tubos e conexões de PVC, tinta esmalte sintético preto fosco, manta de polietileno expandido e adesivo (bi-componente). Para a montagem do reservatório de água quente são necessários: caixa d’água, adaptadores soldáveis com flanges e anel, torneira de boia preferencialmente com saída para mangueira, boia, tubos e conexões em PVC, eletrotubo flexível, materiais para isolamento térmico como serragem, jornal, filme de PVC, lona de caminhão, entre outros (Sociedade do Sol, 2009).

O sistema ASBC é montado com materiais alternativos concebidos para outras finalidades, que são adaptados para esse sistema, ou seja, por se tratar de um projeto experimental, não poderá ser oferecida nenhuma garantia em relação à durabilidade das peças e à temperatura de funcionamento do sistema ASBC (Sociedade do Sol, 2009).

Na Figura 2 é apresentado um modelo ilustrativo do sistema de aquecimento ASBC, composto por boiler e placas de captação solares. O sistema deve ter ainda uma caixa de água fria para alimentação do boiler quando a água aquecida for utilizada. Essa caixa pode ser a mesma que alimenta o restante da residência.

Figura 2: Aquecedor solar de baixo custo - ASBC

Fonte: Sociedade do Sol (2009).

Existe entre os pesquisadores uma divergência da durabilidade do sistema ASBC. Segundo Costa (2007) a vida útil ultrapassa os 10 anos, desde que haja uma (muito sugerida) repintura dos coletores de PVS a cada 4 anos. Entre tanto Ismanhoto (2004) salienta que a vida econômica está estimada em 6 anos.

Ismanhoto (2004) realizou medições periódicas da temperatura da água contida no boiler do sistema durante os meses de outubro e novembro, na cidade de Agudos, interior do estado de São Paulo. Tais medições apontaram uma temperatura média de 32,56º C.

O aquecimento da água está associado ao tempo de exposição do sistema a radiação solar, sendo assim nos meses de verão a temperatura da água será maior que nos meses de inverno, ou seja, a economia de energia será diferente dependendo da região e período do ano. Referente à economia, Ismanhoto (2004) aponta que comparado com o chuveiro elétrico a eficiência do sistema ASBC é, aproximadamente, 58% menor em se tratando do gradiente de temperatura apresentado pelo chuveiro elétrico.

2.3. Avaliação Econômica

Para um projeto que envolve investimento de recursos financeiros ser viável, não basta ser bom tecnicamente, ele precisa ser viável economicamente, ou seja, gerar retorno ao investidor. Sendo assim, é necessário analisar uma série de indicadores para se verificar a melhor opção de investimento (Souza & Clemente, 2008; Lima et al., 2013; Lima, et al., 2015). Neste contexto Souza e Clemente (2008), Rasoto et al. (2012), Lima et al. (2015) e Lima (2016) destacam a Metodologia Multi-índice Ampliada (MMIA) como uma abordagem determinística adequada para a avaliação de um Projeto de Investimento (PI), pois analisa uma série de indicadores simultaneamente, nas dimensões retorno, riscos e limites de elasticidades do projeto. Na maioria dos indicadores da MMIA se utiliza a Taxa Mínima de Atratividade (TMA), que consiste em uma taxa de juros, que representa o custo de oportunidade, ou seja, o valor mínimo de retorno esperado por um investidor (Rasoto et al., 2012).

Tomando como base na projeção do Fluxo de Caixa (FC), gera-se os indicadores para verificar a viabilidade econômica de um PI. Entre os indicadores de retorno, destaca-se: (i) o Valor Presente Líquido (VPL), que é a diferença entre o valor presente dos fluxos futuros e o valor do investimento inicial (FC0). Para se calcular o valor presente dos fluxos futuros, utiliza-se a TMA como taxa de desconto (Doré, 2014); (ii) o Valor presente Líquido Anualizado (VPLA), no qual se ajusta o VPL para expressar a riqueza gerada por unidade de tempo (Rasoto et al., 2012); (iii) o Índice de Benefício Custo (IBC), que expressa a expectativa de ganho por unidade de capital investido no PI; (i) o Retorno Adicional Sobre o Investimento (ROIA), que representa a rentabilidade por período equivalente ao IBC, já eliminado o efeito da TMA; e (v) o índice ROIA/TMA.

Para avaliação dos riscos de um PI se utiliza indicadores como: o Payback, que representa o período de tempo necessário para que os fluxos de caixa futuros cubram o valor dos investimentos (Doré, 2014) e a Taxa Interna de Retorno (TIR) que é a taxa de juros que iguala, em um determinado momento do tempo, o valor presente das entradas (fluxos de caixa futuros) com o valor do investimento (Doré, 2014). Na MMIA a avaliação de risco é medida por meio dos índices TMA/TIR e Payback/N (Lima et al., 2015; Lima, 2016; Souza & Clemente, 2008).

Na análise de sensibilidade, também chamada de Limites de Elasticidade (LEs) são apurados os valores limites do PI, ou seja, em um cenário de incertezas até quais valores o projeto permanece economicamente viável. Em outras palavras, em um cenário pessimista, busca-se identificar em qual situação o PI passará a ser inviável (Lima et al., 2015). Para isso, pode-se, por exemplo, calcular as quantidades mínimas que devem ser vendidas, o preço mínimo de venda, a elevação dos custos e despesas e possíveis variações na TMA (Lima, 2016).

Contudo, a MMIA utiliza a abordagem determinística. Para suplantar essa deficiência, caso os parâmetros de entradas do PI tenham desvios causados por incertezas, pode-se utilizar uma abordagem estocástica por intermédio do Método de Simulação de Monte Carlo (MSMC). O MSMC possibilita a construção de cenários diferenciados para avaliação das incertezas de um PI, disponibilizando ao decisor uma gama de resultados plausíveis de ocorrência (Martins, et al., 2015; Harzer, 2015).

 Particularmente, a distribuição uniforme só deve ser utilizada quando se desconhecer o comportamento de cada variável em estudo (Ferreira, 2004).

3. Metodologia da Pesquisa

3.1. Enquadramento Metodológico

Quanto a sua natureza a pesquisa se caracteriza como exploratória, pois tem o objetivo de levantar dados para futura aplicação dos resultados (Cauchick et al., 2012). Quanto aos resultados, a pesquisa se caracteriza como aplicada, pois é movida pela necessidade de conhecimento sobre o assunto (Gil, 1999).

Quanto à análise dos dados esta pesquisa classifica-se como qualitativa e quantitativa. A pesquisa qualitativa enquadra-se no levantamento e avaliação dos dados referentes à vida útil dos materiais empregados nos dois modelos de aquecedores solares estudados. A pesquisa quantitativa permite mensurar as diferenças econômicas e financeiras geradas pela instalação e utilização dos dois sistemas de aquecimento solar em uma residência unifamiliar (Gil, 1999).

A coleta de dados realizou-se por meio de pesquisa bibliográfica, documental e de mercado. Para a análise econômica dos Projetos de Investimento (PIs) em estudos utilizou-se a MMIA via aplicativo web SAVEPI – Software de Análise da Viabilidade Econômica de PI para aplicar a abordagem determinística. Além disso, foram programadas planilhas eletrônica no MS-ExcelÒ para implementar o MSMC – abordagem estocástica.

3.2. Levantamento de custos dos sistemas

Os equipamentos e materiais empregados na montagem dos 2 modelos de aquecedores solares foram dimensionados para atender a demanda de uma residência unifamiliar com 4 pessoas. Sendo considerado o consumo diário de até 200 litros de água quente.

Para o levantamento dos custos para a aquisição e instalação do sistema de coletores solares com tubo a vácuo realizou-se 3 orçamentos em lojas especializadas na cidade de Pato Branco-PR e realizada uma pesquisa de preço via internet. O levantamento dos custos dos materiais para montagem do sistema ASBC foi realizado junto a 3 lojas de materiais de construção e similares.

Para montagem dos dois sistemas estudados, utilizou-se o custo médio dos materiais, equipamentos e mão de obra para realização dos cálculos.

3.3. Análise da viabilidade econômica

Considerou-se para os cálculos dos indicadores de viabilidade econômica uma residência unifamiliar com 4 pessoas, com um único ponto de água quente utilizado para o chuveiro, com vazão de 3,0 a 3,5 litros de água por minuto, sendo atendido pelos sistemas de aquecimento solar. Considerou-se ainda a utilização de apoio elétrico quando necessário feito com a ligação do chuveiro elétrico para complementar o aquecimento da água. Para média de consumo considerou-se a utilização diária de 10 minutos por pessoa, totalizando 40 minutos por dia.

Realizou-se um estudo comparativo entre os sistemas, (i) aquecedor solar convencional com boiler de 200 litros e 20 coletores solares de tubos evacuados com custo médio estimado em R$ 3.882,00, sendo R$ 3.082,00 empregados em equipamentos e materiais e R$ 800,00 em mão de obra para instalação, com economia de 84,6% no consumo de energia elétrica (Neves, 2013); e (ii) orçou-se os materiais utilizados para a montagem do sistema de ASBC em R$ 1.507,50 e a mão de obra estimou-se em R$ 500,00, totalizando um custo médio total de R$ 2.007,50, com economia de 42% no consumo de energia elétrica (Ismanhoto, 2004).

Não se considerou eventuais custos com manutenções, pois se prever nesse item higienização anual dos coletores no sistema convencional e pintura ou substituição de componentes no sistema ASBC, sendo realizadas pelos usuários dos sistemas, sem custos significativos. Considerou-se a potência do chuveiro elétrico 6.000 watts no modo inverno (quente) e 3.500 watts no modo verão (morno), sendo utilizado durante o ano, 50% em cada opção.

Referente a vida útil, devido aos sistemas terem durabilidade esperada diferentes, sendo 20 anos para o sistema de aquecedor solar com tubos a vácuo e 10 anos para o sistema ASBC, para comparação dos investimentos utilizou-se a menor vida útil (10 anos) para ambos os sistemas. Já a TMA considerada foi de 0,6391% ao mês, que corresponde à média da poupança no período de janeiro a dezembro de 2015, divulgada pelo Banco Central do Brasil (BACEN, 2016).

No período de 10 anos projetado para análise, não foi considerada a inflação, nem a ocorrência de reajustes no valor da tarifa de energia elétrica. Segundo (Souza & Kliemann, 2012) não considerar a inflação é um procedimento equivalente à incorporação de uma inflação homogênea nos componentes do FC e na TMA, desconsiderando o efeito da depreciação contábil. Por se tratar de um equipamento residencial não foi considerado valor de revenda do equipamento, a depreciação e a incidência de impostos sobre a economia gerada. Caso a análise fosse referente a aquisição dos equipamentos de aquecimento solar em uma empresa, fatores como a depreciação e incidência de impostos devem ser considerados conforme enquadramento tributário da empresa.

4. Resultados

O chuveiro elétrico tem consumo diferente de energia conforme o posicionamento da chave que regula o conforto do banho. Na posição inverno indica o consumo de água quente e na posição verão o consumo de água morna. No Quadro 1 são demonstrados os gastos estimados para as diferentes épocas do ano.

Quadro 1: Estimativa de gasto mensal com chuveiro elétrico

Fonte: Dados da Pesquisa.

A estimativa de gasto com o chuveiro elétrico funcionando cerca de 40 minutos por dia é de R$ 65,80 a R$ 112,80 dependendo da opção de temperatura em que ele está ligado. Com a implantação de um sistema de aquecimento solar esse gasto pode ser reduzido em 42% se a opção for por um sistema ASBC e chegar até 84,6% se o sistema instalado for com tubos de vidro evacuados. No Quadro 3 são estimados os valores economizados com a implantação dos 2 sistemas, sendo comparados com a utilização do chuveiro elétrico pelo período de 6 meses em cada posição. Observou-se que com a implantação do sistema ASBC ocorre, uma economia média mensal estimada em R$ 37,51 e com a implantação do sistema com tubos evacuados uma economia média mensal é de aproximadamente R$ 75,55.

Quadro 2: Economia estimada com implantação dos sistemas de aquecimento solar

Fonte: Dados da Pesquisa.

Com os gastos necessário para instalação dos sistemas de aquecedores e a economia estimada para os 2 sistemas, gerou-se por meio do (SAVEPI, 2016), os indicadores de viabilidade econômica sobre os valores investidos em cada projeto, como apresentado no Quadro 3.

Observa-se que o investimento inicial (FC0) para instalação de um aquecedor com tubos de vidro evacuados (R$ 3.882,00), é quase o dobro do valor investido no sistema ASBC (R$ 2.007,50). Contudo, devido à diferença na eficiência dos equipamentos o retorno do valor investido ocorre com poucos meses de diferença, sendo de 66 meses para o sistema ASBC e de 63 meses para o sistema de tubos evacuados, valores esses obtidos pelo indicador Payback.

Quadro 3: Indicadores de Retorno e de Riscos

Fonte: Dados da Pesquisa, gerados no software SAVEPI.

Os indicadores de riscos mostram que, na relação entre o tempo de retorno do capital investido (Payback) e a vida útil considerada (10 anos), medida pelo índice Payback/N, o PI ASBC apresenta grau de risco médio 55,00%, enquanto que o sistema convencional apresenta risco de 52,50%, também classificado como de grau médio. Os resultados foram semelhantes ao medir a proximidade entre a TMA e a TIR, utilizando o Índice TMA/TIR. O PI ASBC apresentou um índice de 40,31%, enquanto que o sistema convencional gerou 37,961%. Esses valores permitem classificar esses PIs na categoria de risco de grau baixo (Lima, 2016).

Um passo fundamental para a aplicação da MMIA consiste na análise dos indicadores de retorno. O VPL positivo indica que o capital investido foi recuperado e apresentou uma sobra acima do ganho oferecido TMA, aqui se considerando o rendimento da caderneta de poupança de 0,6391% ao mês. O retorno monetário líquido com a implantação dos diferentes sistemas ficou em R$ 1.129,14 para o sistema ASBC e de R$ 2.435,59 para o sistema de tubos a vácuo. O VPLA indica o ganho mensal de R$ 13,50 e R$ 29,13 para os respectivos sistemas. O IBC demonstra a expectativa de ganho de 1,5625 no sistema ASBC e de 1,6274 no sistema convencional para cada real investido. O ROIA apresenta uma rentabilidade mensal, de 0,37% para o sistema ASBC e de 0,41% se a opção foi a implantação do sistema convencional, já eliminado o efeito da TMA (Souza & Clemente, 2008). Outro índice de retorno importante é o ROIA/TMA, resultando em 58,30% para o ASBC e 63,63% para o outro sistema avaliado. Esses valores permitem classificar esses projetos na categoria de retorno de grau médio, segundo a escala proposta por Lima (2016).

O próximo passo é a análise dos Limites de Elasticidade (LEs). No Quadro 5 observa-se os valores atuais e as possibilidades de variação na TMA, na quantidade média mensal consumida e no custo do kWh, que indicam a elasticidade para que os projetos se mantenham economicamente viáveis.

Nos itens TMA, kWh consumidos e o preço, analisados individualmente para cada PI referente às elasticidades, observa-se que o projeto para implantação de aquecedor solar com tubos a vácuo é o que suporta as maiores variações. Sendo que a TMA pode passar de 0,6391% para 1,68% ao mês, ou o consumo médio mensal pode ser reduzido de 95 para 58 kWh, ou ainda, o custo do kWh pode sofrer redução de R$ 0,94 para R$ 0,63 sem que o PI apresente prejuízo. Por outro lado, o sistema ASBC apresenta limites menores de elasticidade, observa-se que esse sistema pode suportar uma variação de 36,0% (de 95 kWk para 61 kWh) no preço do kWh e até 15,1% (de R$ 0,94 para R$ 0,80) para o preço do kWh. Já a TMA pode aumentar até 1,5% ao mês, isto é, uma variação de até 148,10%.

Quadro 4: Limites de Elasticidade (Custo, Volume e Lucro)

 Fonte: Dados da Pesquisa, gerados no software SAVEPI.

Por fim, para verificar o espectro de validade da decisão (Souza & Clemente, 2008), foi construído o gráfico VPLs x TMA – exposto na Figura 3. Nessa Figura observa-se que o sistema convencional apresenta maior retorno que o sistema ASBC enquanto a TMA for menor ou igual a 1,68% ao mês (TIR desse projeto). Observa-se que o ponto de Fisher não interfere no processo decisório, pois para uma TMA igual a 1,79%, ambos projetos são economicamente inviáveis. Além disso, a Figura 3 destaca a TIR dos 2 sistemas avaliados.

Figura 3: Espectro de validade da decisão

Fonte: Dados da Pesquisa, gerados no software SAVEPI.

Vale ressaltar que, seguindo a recomendação de Souza e Clemente (2008), não foi aplicado o capital flutuante (diferença entre os investimentos iniciais dos 2 sistemas) à TMA, pois o PI que demanda maior investimento inicial foi o que apresentou melhores indicadores.

Considerando que não se tem influência sobre os fatores ambientais, alterações no clima como períodos longos de chuvas, ou estações mais quentes, o desempenho dos sistemas de aquecimentos solar de água pode sofrer alterações. Sendo assim, considerou-se um cenário de incertezas para construir simulações com a alteração no consumo médio. Por meio da MSMC, simulou-se uma situação de variabilidade dos sistemas. Utilizou-se 10.000 iterações por ano ao longo de um período de 10 anos. A simulação consistiu na distribuição aleatória do consumo entre 70 a 120 kWh, com parâmetros anuais de consumo uniforme de 840 a 1.440 kWh, sendo gerados novos valores de VPL e mantendo-se os outros parâmetros inalterados. Os resultados obtidos por meio do MSMC foram agrupados em 20 classes, sendo apresentadas nas Figuras 4 (sistema convencional) e 5 (ASBC).

Figura 4: Valores do VPL no Sistema Convencional gerados com o MSMC

Fonte: Dados da Pesquisa.

Observa-se na Figura 4 os valores médios de cada intervalo gerado por meio da simulação para a implantação do sistema de aquecimento convencional. O valor mínimo gerado foi de R$ 1.196,41 e máximo de R$ 3.461,04. Obteve-se ainda um valor médio de R$ 2.293,41 com desvio-padrão de R$ 305,81. Assim, o VPL médio, apresentado pela abordagem estocástica via MSMC, está um pouco abaixo do VPL gerado por meio da abordagem determinística que foi de R$ 2.435,59.

Figura 5: Valores VPL Sistema ASBC gerados com o MSMC

Fonte: Dados da Pesquisa.

Na Figura 5 apresentam-se os resultados obtidos por meio do MSMC para o VPL, no sistema ASBC, sendo gerado para o VPL o valor mínimo de R$ 517,39, o valor máximo de R$ 1.550,64 e o valor médio de R$ 1.054,71, com desvio-padrão de R$ 151,44. Comparando-se com o VPL médio obtido no MSMC acrescido de um desvio-padrão, com o VPL gerado pela abordagem determinística de R$ 1.129,14, observa-se que o VPL permanece dentro da média esperada, mesmo com uma situação de incerteza sendo considerada.

Comparando os indicadores gerados por meio da MMIA – abordagem determinística e do MSMC – abordagem estocástica ou probabilística, verifica-se a viabilidade econômica dos 2 sistemas de aquecimento solares propostos. Contudo, a opção pelo sistema de aquecedor solar convencional apresenta melhor retorno financeiro do valor investido na aquisição do equipamento, sendo a opção recomendada. Para isso, observa-se maior retorno e menores riscos principalmente os apontados pelos Limites de Elasticidade (LEs) para o sistema de aquecedores solares evacuados.

Observa-se que ambos os sistemas são economicamente viáveis sob a perspectiva do retorno e apresentam vantagens distintas. O sistema ASBC tem custo de aproximadamente 51,70% em relação ao sistema de tubos evacuados. Contudo, por utilizar materiais alternativos que não são desenvolvidos para a finalidade proposta de aquecimento e conservação de água quente, não apresenta a mesma eficiência do sistema de tubos evacuados.

5. Considerações Finais

O foco deste trabalho foi a análise da viabilidade econômica da implantação do sistema de aquecedores solares com tubos evacuados e do sistema ASBC. Ressalta-se que os dados referentes à eficiência dos equipamentos foram extraídos da literatura, ou seja, não foram montados sistemas de aquecimento de água com a finalizada de se realizar testes ou medições in loco.

Observou-se nas análises econômicas realizadas que os 2 sistemas de aquecimento solar estudados são economicamente viáveis, para implantação no estado do Paraná, por proporcionarem a redução do consumo de energia elétrica, com um melhor desempenho econômico e associado a um menor risco obtido pelo sistema de aquecimento solar com tubos evacuados.

Os custos com a energia elétrica são referentes ao setor residencial, no estado do Paraná. Assim, os resultados apurados não podem ser generalizados para empresas, ou para outros estados em virtude da diferença tarifaria da energia elétrica praticada em outros setores e estados.

Nesse estudo os sistemas foram dimensionados para a substituição de apenas um ponto de água quente, no qual se utiliza apoio elétrico no aquecimento de água para períodos onde as variações climáticas reduzem a eficiência do sistema. Nesse sentido, outros estudos podem ser realizados como utilização dos sistemas de aquecimento solar de água para vários pontos de uma residência, em empresas ou a comparação dos sistemas de aquecimento solar com a implantação de sistema de aquecimento de água a gás.

Referências

ABNT, (Associação Brasileira de Normas Técnicas). (2008). NBR 15569: Sistema de aquecimento solar de água em circuito elétrico direto: projeto e instalação. Rio de Janeiro.

Altoé, L. (2012). Análise energética de sistemas solares térmicos para diferentes demandas de água em uma residência unifamiliar. Ambiente Construído, 12(31), 75–87.

ANEEL, (Agência Nacional de Engenharia Elétrica). (2016). Dados consumo chuveiro elétrico. Recuperado de http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/noticias/Output_Noticias.cfm?Identidade=4101&id_area=90

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1. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) giovana.m.torrico@gmail.com
2. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) donizetti@utfpr.edu.br
3. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) sandro@utfpr.edu.br