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Universidade Federal da Grande Dourados
Faculdade de Engenharia
Curso de Graduação em Engenharia de Energia
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Implementação do Uso de Energia Solar Térmica e Fotovoltaica em uma Construção Residencial.
Bruno Pires Cardoso¹, Gabriela da Silva Magalhães¹ e Vinicius Decarli Petinari¹
 
1Universidade Federal da Grande Dourados
Faculdade de engenharia - Unidade 2 
Rodovia Dourados - Itahum, Km 12 - Cidade Universitária
Cx. Postal 364 - CEP 79804-970 
67 3410-2001, e-mail: bruno_cpires@hotmail.com, gaaby.maagalhaes@hotmail.com, viniciusdecarli22@gmail.com
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Resumo. A procura por formas alternativas de geração de energia elétrica, juntamente com a atual crise que o país enfrenta observada nas últimas décadas tornou-se crescente o uso de tecnologias capazes de suprir necessidades de demanda de forma que haja redução do preço por seu consumo. A implantação de painéis solares em residências busca tornar essa ideia econômica associado a energia sustentável capaz de utilizar luz solar para tal finalidade. Essa fonte de energia não objetiva substituir, mas complementar o modelo energético já existente. Sendo assim, o projeto apresenta uma proposta de um sistema de geração de energia térmica e fotovoltaica para uma residência localizada em Nova Andradina - MS, com capacidade de atender a demanda de água aquecida, advindas de chuveiros, bicas e torneiras, dos moradores de tal construção. O trabalho descreve os principais componentes do sistema proposto, no qual é realizada uma comparação de um conjunto de cinco e seis placas, aderindo-se tais números através de dados de irradiação solar incidente coletado por um site meteorológico (CRESESB), além da utilização de três micro inversores, onde, para validação dessa foram realizados instrumentos econômicos e analisando a viabilidade de tais implantações buscou-se encontrar melhor investimento e retorno deste para o consumidor. 
Palavras – chave
Energia Solar, Fotovoltaica, solar térmica.
Objetivo
A partir de uma análise, buscasse implantar o uso da energia solar em determinada residência, com foco em torná-la autossuficiente energeticamente. Para isso implantando não só a energia solar fotovoltaica, mas também a solar térmica, visando suprir a alimentação de água aquecida em chuveiros e bicas, considerando que o aquecimento gera altos gastos em uma residência.
Para êxito, visa se fazer uma análise da demanda de água aquecida, para o dimensionamento do sistema térmico e através do consumo de energia projetar um sistema fotovoltaico.
Justificativa
Em meio a grande crise ambiental e econômica vivida nos últimos tempos, o uso de fontes renováveis, que consequentemente acabam gerando uma economia para o indivíduo tornou-se indispensável. Tomando conhecimento disso, esse projeto visa tornar a residência em questão autossuficiente energeticamente, através da energia solar e assim também gerar economia com a concessionária na residência em questão.
Introdução
O Sol é uma fonte de energia limpa e inesgotável, que não só possibilita o ciclo da vida natural do planeta Terra, como também a produção de eletricidade a partir da aplicação de módulos fotovoltaicos que retém esta energia através de suas células, as quais podem ser produzidas de inúmeros tipos de elementos encontrados na natureza e possuem diferentes particularidades.
Com o risco de esgotamento de recursos energéticos como a água potável, que é usada para a geração de hidroeletricidade, assim como a diminuição cada vez mais acentuada das reservas de petróleo mundiais, a energia solar fotovoltaica se torna uma excelente opção para substituir outras fontes de produção de eletricidade, ou ao menos para se complementar essas outras fontes, de modo que pode gerar economia na conta de luz.
Mesmo com todo esse potencial da energia solar fotovoltaica, segundo Pinho e Galdino (2004), o custo das células fotovoltaicas é um grande desafio para a indústria e o principal empecilho para a difusão dos sistemas fotovoltaicos em larga escala. No entanto, a tecnologia fotovoltaica está se tornando cada vez mais competitiva, em razão, tanto dos seus custos decrescentes, quanto dos custos crescentes das demais formas de produção de energia, inclusive em função da internalização de fatores que eram anteriormente ignorados, como a questão dos impactos ambientais. [1]
O Brasil possui um enorme potencial para a geração de energia solar, sendo que de acordo com dados da Solargis (2013), a região Sul, que possui o menor índice de radiação global horizontal do país (cerca de 1500 kWh/m²), recebe uma quantidade de raios solares, maior que a região com maior incidência da Alemanha (cerca de 1200 kWh/m²), que é a maior produtora do mundo de energia solar fotovoltaica. [2]
Partindo dessa premissa, do grande potencial brasileiro para a produção de energia solar fotovoltaica, será demonstrada neste trabalho a análise feita para a aplicação de um sistema fotovoltaico em uma residência de Nova Andradina, Mato Grosso do Sul, região que possui grande incidência de raios solares ao longo do ano.
Até 2050 estima-se que dentre todo o aquecimento de água em residências 24% vai ser realizado por sistemas solares, enquanto que no ano de 2013 apenas 5% de todo o aquecimento era feito por ação do calor do sol. Esse fato se dá pela substituição de chuveiros elétricos, torneiras elétricas entre outros equipamentos destinados a esse fim por um sistema de aquecedor solar com termo acumulação. Reduzindo a parcela de energia elétrica necessária para esse fim em 50%. O programa minha casa minha vida já vem construindo casas com kits de energia solar térmica instalado (Ministério de Minas e Energia, 2015). [3]
Atualmente os refrigeradores são os equipamentos que representam a maior parcela de consumo de energia elétrica nas residências. Os climatizadores vão assumir essa posição até 2050. A demanda energética quase triplicara nos próximos 30 anos, o que representa o crescimento em torno de 2,8% ao ano. [3] 
Riscos
É indiscutível que a produção de energia seja ela “limpa” ou não, possa trazer alguns riscos de segurança e saúde dos trabalhadores e até mesmo dos subvencionados. Na verdade, desde sua fabricação e instalação até sua manutenção e desmantelamento existem diversos fatores que comprometem perigos e que devem ser analisados para prevenção dos mesmos. 
Um exemplo comum entre os requerentes de tal produção é de contratar trabalhadores sem experiência na instalação de um sistema térmico ou fotovoltaico, sendo que toda a instalação de energia solar de pequena e média dimensão requer formação técnica que permita reconhecer todos os riscos que esse tipo de produção pode gerar, tomando, assim, todas as medidas de segurança.
Tomando então os sistemas térmicos para a geração de aquecimento de fluídos, um risco de queimaduras e escaldões durante a manutenção do equipamento pode acontecer devido à alta temperatura dos fluídos que tramitam durante o sistema. Já em painéis fotovoltaicos os riscos se baseiam em descargas elétricas, uma vez que na maioria dos casos, o sistema está conectado à rede elétrica e mesmo se uma luz direta o sistema produz tensão de corrente contínua (mesmo com a separação do sistema com a rede elétrica). Outro fator que pode gerar descargas nesse tipo de produção de energia está em uma possível danificação dos cabos de seu sistema podendo gerar graves queimaduras.
Entre os riscos mais comuns durante a produção de energia solar está na exposição de produtos químicos e metais tóxicos (alguns materiais que compõe o painel fotovoltaico durante o fabrico, a eliminação ou a reciclagem); trabalho em altura, (uma vez que esses equipamentos são instalados em telhados a fim de receber maior exposição do sol) podendo o trabalhador cair, além de desmoronamento e queda de materiais; lesões musculares, sendo causadas pelas linhas elétricas próximas; má formação do trabalhador de instalação, manutenção e desmantelamento; a inexperiênciade proprietários, empresários, porteiros e trabalhadores em frente aos riscos diversos, chegando até mesmo um incêndio. Além disso, caso ocorra transferência de propriedade, o risco pode se tornar maior sem que não haja o envio das devidas precauções tomadas para a produção da energia em questão para o novo proprietário.
Metodologia
De acordo com o Anuário Estatístico da Empresa de Pesquisa Energética - 2015, em 2014, no estado do Mato Grosso do Sul, 808 consumidores residenciais utilizaram 1.753 GWh de energia elétrica, ou seja, uma média de 2169,55 kWh/consumidor ao ano. [4]
Portanto este trabalho tem como principal intuito demonstrar a evolução das novas tecnologias de geração de energia, que podem sim, ser utilizadas em residências. E assim, reduzir os gastos dos consumidores.
Desse modo, para melhor visualizar os benefícios das mesmas, foi desenvolvido um projeto de implantação do uso da energia solar, contemplando um uso mutuo de dois sistemas, um de SAS – Sistema de aquecimento solar e outro de SFV- Sistema solar fotovoltaico. 
Primeiramente baseado no perfil da residência, e com médias de consumo de água foi possível dimensionar o sistema de aquecimento para água do banho, lavatórios e para pia da cozinha, que fez com que o consumo de energia da residência já sofresse uma queda.
Posteriormente, com dados de demanda e consumo mensal da residência foi possível dimensionar um projeto elétrico auto abastecida através de uma microgeração de energia elétrica fotovoltaica e conectada à rede, estudando a instalação de tecnologias focadas em aumentar a eficiência energética. 
Por fim, foram calculados os custos de materiais e instalações de ambos os projetos, bem como um comparativo levando em consideração o investimento inicial, os gastos posteriores com energia elétrica e o payback. 
Estudo de caso 
Neste trabalho escolheu-se uma casa com um consumo médio de 315 kWh/mês, tendo esta, atualmente três moradores. A casa é dotada de 09 cômodos sendo dentre estes, 03 dormitórios.
 A residência é alocada na cidade de Nova Andradina, no estado de Mato Grosso do Sul, que se encontra na região centro - oeste do Brasil, na latitude (S) 22º 14’ 00’’ e longitude (W) 53º 20’ 35’’. Situa-se em área de clima tropical, possui temperaturas médias anuais de 22,7 º C e insolação média anual no plano horizontal de 4,92 
. [5]
E por meio dos dados de irradiação solar diária média e com base no consumo da residência é possível dimensionar um sistema fotovoltaico e analisar o potencial de geração. 
E ainda com uma estimativa de consumo de água com base nas características da residência estimar um sistema de aquecimento de água. 
Sistema de aquecimento da água - SAS
O SAS nem sempre será eficiente, tanto em dias luminosos como em dias de baixa irradiação dos raios solares nos painéis. Por isso ele contará com um aquecimento auxiliar, para que mesmo em dias de condições desfavoráveis consiga entregar água quente, feito com o auxilio de resistências elétricas. 
Esse aquecimento auxiliar pode ser por acumulação, em casos onde a resistência elétrica é posicionada no reservatório de água quente (boiler) ou por passagem, em casos onde a resistência elétrica está nos chuveiros. Para este optamos pelos chuveiros híbridos solares.
Para verificar o volume do reservatório de água quente e quantidade de placas solares necessárias para atender a esta edificação, se seguiu os procedimentos indicados abaixo:
Volume de consumo. Para um cálculo efetivo deve-se efetuar o cálculo do volume de água quente consumida diariamente. O qual varia em função da vazão das peças de utilização, tempo médio e frequência de uso. E para isso temos a equação (1):
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (1)�
Onde,
Vcons: é o volume total de água quente consumido diariamente (L);
Qpu: vazão da peça de utilização (L/min);
Tu: tempo médio de uso diária da peça de utilização (min);
Freq uso: é o número total de utilização de peças por dia.
Para a residência em estudo, consideramos que:
-Chuveiro: 7 litros/min, considerando 2 banhos diários por pessoa, sendo estes de 07 minutos cada;
Lavatório: 5 litros/pessoa/dia;
Pia de cozinha: 15 litros/pessoa/dia.
Tabela I. Volume consumido de água diariamente.
	Aparelho
	Volume (L)
	Quantidade de pessoas
	Volume de consumo (L/dia)
	Lavatório
	05
	03
	15
	Chuveiro
	98
	03
	294
	Pia cozinha
	15
	03
	45
	Total
	354
 
Volume do RT (Reservatório térmico). Segundo o anexo B [6] recomenda-se que RT ≥ 75%Volcons, ou use-se a expressão descrita em (2):
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (2)�
Onde, 
Tcons é a temperatura de consumo de utilização (°C). Sugere-se a utilização de 40°C.
Tarmaz corresponde a temperatura de armazenamento da água (°C). Sugere-se que a temperatura de armazenamento seja igual ou maior do que a temperatura de consumo.
Tamb é a temperatura média anual do local de instalação.
Considerando a temperatura ambiente igual a temperatura anual média já citada, 22,7°C, e uma temperatura de armazenamento de 50°C e 40°C de consumo.
, como o obtido é menor que 75% do volume de consumo – 265,5L, o RT será baseado nesta segunda consideração, arredondando para valores comerciais, adotaremos um RT de 300L.
Demanda de energia útil. De acordo com a equação (3) conseguimos calcular a demanda útil de energia, expressa em quilowatts hora por dia (kWh/dia):
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (3)�
ρ corresponde a massa especifica da água igual a 1000 (kg/m³);
Cp: é o calor especifico da água igual a 4,18 (kJ/kg.°C);
Área coletora. Para finalizar, basta efetuar o cálculo da área coletora, para que desta forma possa ser definido em função do modelo da placa e quantas placas serão necessárias no projeto. O cálculo da área coletora é definido em função da seguinte expressão (4):
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (4)�
Onde,
IG é o valor da irradiação global média anual para o local da instalação (kWh/m².dia);
Eperdas é o somatório das perdas térmicas dos circuitos primário e secundário (kWh/dia), calculada pela soma das perdas ou pela equação (5);
FCinstal é o fator de correção para a inclinação e orientação do coletor solar descrito em (6);
PMDEE é a produção média diária de energia específica do coletor solar (kWh/m²), expressa por (7).
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (5)�
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (6)�
Onde,
β é a inclinação do coletor em relação ao plano horizontal, expressa em graus(°);
βrecomendado é a inclinação ótima do coletor para o local de instalação, expressa em graus (°);
γ é o ângulo de orientação dos coletores em relação ao norte geográfico, expresso em graus (°).
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (7)�
Onde,
é o coeficiente de ganho do coletor solar;
 é o coeficiente de perdas do coletor solar.
Para o projeto foi escolhido um modelo de coletor da marca Unisol, Coletor Solar de 20 Tubos, a qual 
. E para a instalação deste, vamos considerar que a placa será definida com uma inclinação de 22° e voltada 30° para leste ou oeste. Não desprezando a recomendação de inclinação ótima que é a latitude + 10°.
Além disso, foi possível determinar o valor da irradiação média anual para a cidade de Nova Andradina de acordo com dados do CRESESB. [5] Portanto a partir dessas considerações e aplicação das equações (3), (5), (6) e (7), temos em resumo os valores apresentados na Tabela II, os quais permitiram dimensionar a área total da placa solar.
�Tabela II. Parâmetros para cálculo da área.
	Eútil (kWh/dia)
	Eperdas (kWh/dia)
	PMDEE (kWh/m²)
	Fc
	IG (kWh/m²)
	9,5095
	1,4264
	3,1097
	1,0454
	5,17
Através destes dados foi possível obter o resultado de dimensionamento da área da placa solar igual a 3,4853 m². Contando que a placa em questão é dotadade 2,81 m², analisamos que são necessárias 1,24 placas para atender. Contudo optou se pelo uso de apenas uma placa. 
Já dimensionados, a área de placas e o RT, selecionou se o chuveiro, o qual é a Ducha Elétrica Lorenzetti Advanced Multitemperaturas. Sendo este de tensão 220V e 6400W de potência. 
Considerando que o chuveiro híbrido funciona somente como compensação de temperatura e que atua por cerca de um minuto até a água do boiler descer ao chuveiro, pensando na pior situação em que ele seja ativado todas as vezes em que for utilizado, e de acordo com as características da residência, teremos os gastos dispostos na Tabela III. A qual mostra também os gastos com o chuveiro elétrico atualmente.
Tabela III. Gastos em Wh com os chuveiros.
	Modelo chuveiro
	Potência (W)
	Usos diários
	Ação usual (h)
	Ação mensal (h)
	Consumo (Wh)
	Elétrico
	5700
	6
	0,1167
	21
	119700
	Híbrido
	6400
	6
	0,0167
	3
	19200
E através dos dados observados na Tabela III nota se um redução de cerca de 94% no consumo de energia mensal para aquecer a água do banho. 
Com os dimensionamentos já feitos, foi levantado os custos para a instalação do SAS completo para água do banho, lavatório e pia da cozinha, considerando o uso do chuveiro híbrido.
 Tabela IV. Custos de instalação.
	Descrição
	Quantidade
	Valor unitário (R$)
	Valor total (R$)
	Kit aquecedor solar 
	Placa coletora solar
	1
	-
	3.399,00
	
	Boiler (300 L)
	1
	-
	
	Acessórios
	1
	-
	998,57
	Mão de obra
	1
	950
	950
	Chuveiro híbrido
	2
	149
	298
	Frete
	-
	254
	254
	Total
	5.899,57
Sistema fotovoltaico - SFV
De acordo com Botezelli [7] a quantidade de energia que se pretende produzir é o primeiro item a ser definido e depende do tipo de sistema a ser implementado. No caso de um sistema conectado à rede nos moldes do padrão brasileiro com sistema Net Metering, é vantajoso planejar uma geração igual ou ligeiramente inferior ao consumo, uma vez que o excedente de geração não poder ser comercializado, mas gera créditos com data de vencimento de 36 meses.
Consumo mensal. Este trabalho se baseia no consumo residencial do ano de 2017 mês a mês, apresentado na Tabela V, para que a produção venha se enquadrar na autossuficiência líquida ou na produção para atendimento de parte de consumo. A partir da média dos consumos faturados de Janeiro à Dezembro, poderemos prosseguir os cálculos para estimar a potência necessária do sistema. 
Tabela V. Consumo mensal da residência.
	Mês Ref
	Consumo (kWh)
	 Janeiro
	304
	Fevereiro
	346
	Março
	442
	Abril
	277
	Maio
	299
	Junho
	266
	Julho
	251
	Agosto
	248
	Setembro
	324
	Outubro
	383
	Novembro
	303
	Dezembro
	339
	Média
	315,17
Baseado nos consumos mensais observados (Tabela V), podemos chegar a uma média de 315,17kWh de consumo. Porém, antes de prosseguirmos, há algumas considerações importantes a serem feitas.
Primeiro, devemos considerar que com a instalação do SAS projetado no item A, este consumo médio de energia terá um decaimento, pois claramente podemos ver a diferença de consumo (Tabela III) de um chuveiro elétrico e de um híbrido. Lembrando que as comparações foram feitas considerando que todas as vezes que utilizados, o chuveiro elétrico é usado em potência máxima e o chuveiro híbrido terá necessidade de funcionar.
Como se trata de uma região tropical o uso do chuveiro em potência máxima não é tão frequente, tendo vezes em que o uso é feito com ele desligado. Considerando tal informação, vamos supor que 70% do valor gasto calculado com o chuveiro elétrico (Tabela III) é o que a casa usa e que reduzirá no consumo com a instalação do SAS. 
Abatendo no consumo de 315,17kWh já reduzimos este valor para 231,38kWh. Porém devemos acrescentar um possível consumo com o chuveiro híbrido em casos que a captação solar não for suficiente para atender ao consumo. E nesse caso vamos agir com bastante cautela e considerar também 70% de uso, e acrescentar este valor ao consumo.
Considerando o uso do chuveiro híbrido o consumo médio passa a ser 244,82kWh. A partir daqui poderíamos prosseguir com o dimensionamento, contudo temos que ressaltar que se tratando de uma residência com contrato bifásico com a concessionária, tem se um mínimo de energia a ser pago à esta, mínimo este de 50kWh. Então pondo na ponta, que esta faixa tem que ser paga consumida ou não, é mais vantajoso que seja consumida, portanto vamos abater mais 50kWh neste consumo. Descontado este valor dividimos esse consumo final médio mensal por 30 dias, e assim chegamos à um consumo médio diário de 6,49kWh.
HSP – Horas de Sol Pleno. Se trata do número de horas que a irradiação solar deve ser igual a 1kW/m², obtida como em (8). 
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (8)�
E para nossa análise vamos usar a média anual diária que pode ser observada nos dados dispostos na Tabela VI. 
Tabela VI. Irradiação solar em Nova Andradina.
	Mês Ref
	Irradiação solar (kWh/m².dia)
	
	
	Janeiro
	5,82
	Fevereiro
	5,78
	Março
	5,33
	Abril
	4,68
	Maio
	3,77
	Junho
	3,43
	Julho
	3,61
	Agosto
	4,6
	Setembro
	4,79
	Outubro
	5,44
	Novembro
	6,01
	Dezembro
	6,39
	Média
	4,97
Aplicando a média de irradiação em (8) temos que a quantidade de horas de sol pleno é de 4,97 horas. 
Considerar perdas. Para conhecer a eficiência do SFV precisamos considerar as possíveis perdas do sistema. 
�Tabela VII. Relação de perdas.
	Perdas
	Sujeira
	2,0%
	Diff entre módulos
	1,5%
	Temperatura
	11,5%
	Efeito Jaule
	1,0%
	Eficiência inversor
	4,0%
	MPPT
	1,0%
	 
	 
	Eficiência Total
	80,4%
As perdas consideradas (Tabela VII) foram supostas conforme uma faixa de ocorrência das mesmas. E através destas, obteve-se uma eficiência do processo com relação a cada perda e com a multiplicação dessas eficiências obteve se a eficiência global que é de cerca de 80%.
Potência nominal do SFV. Com os dados de demanda mensal, de HSP, e as perdas consideradas, podemos estimar uma potência nominal para o sistema, a ser implantado de acordo com (9).
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (9)�
Chegamos então a sistema com necessidade de 1,63kWp para suprir a demanda diária de energia.
Placas e inversores. Com a potência do sistema definida, temos que escolher as placas a serem usadas. Para o projeto selecionamos placas de 320W cada, isso nos dá um número aproximado de 05 placas. Recalculando a potência do sistema a partir das placas, temos 5 x 320 = 1,6kWp.
Para os inversores optamos pela tecnologia dos micro inversores que em sistemas bifásicos podem atender duas placas. E optando por esta tecnologia, caso ocorra problema em alguma placa não há a necessidade de parar o sistema todo. 
Com tudo dimensionado fizemos um levantamento de quanto o projeto custaria para ser instalado.
Tabela VIII. Custo de instalação.
	Equipamento
	Quantidade
	Custo Unitário
	Custo Total (R$)
	Kit placas + Inversores
	Placa energia solar 315/320W
	5
	-
	8549,00
	
	Micro inversor ApSystems YC-500 127v
	3
	-
	
	Suporte aço galvanizado kit/5
	1
	540,00
	540,00
	Cabeamento e conectores
	1
	295,00
	295,00
	String Box
	1
	820,00
	820,00
	Mão-de-obra
	---
	---
	2.600,00
	Frete
	 
	 
	350,00
	
	TOTAL
	 13.154,00 
Com base nesse sistema podemos ver o potencial de produção em relação à média de consumo mensal da residência (Fig. 1). 
�
Figura 1. Potencial de geração mensal.
Após visualização gráfica, onde comtemplamos meses de sobra de energia gerada e meses com a falta desta, calculou se o fator de capacidade do sistema conforme (10). 
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (10)�
Sendo:
FC – fator de capacidade anual do sistema, em porcentagem;
Eg – energia gerada pelo sistema fotovoltaicoem um ano;
Pn – Potência nominal do sistema.
E por meio desta, chegamos a um FC de 16,6%, o que significa que apenas 16,6% da capacidade total máxima do sistema é utilizada, uma vez que o sistema não opera com sua capacidade máxima todo o tempo e nem produz energia em períodos de baixa irradiação solar.
Porém, mesmo com baixo FC podemos perceber uma economia de cerca de 260kWh de consumo de energia elétrica da concessionária. 
Resultados e discussões
De acordo com o estudo de caso realizado anteriormente, desejamos analisar a viabilidade do projeto com eficiência energética, verificando quanto tempo de retorno é resgatado o valor de investimento dado, além de outros parâmetros econômicos com o Valor Presente Líquido e Taxa interna de Retorno.
Para tais análises será necessário verificar a taxa de reajuste anual das tarifas de energia que segundo a Aneel [8] é um mecanismo de atualização paga pelo consumidor anualmente, onde seu objetivo é o de restabelecer o poder de compra da concessionária. Dessa forma, foi verificado as taxas de reajuste médio dos últimos 6 anos e levantado uma média anual como pode ser visto na tabela IX.
� Tabela IX. Reajuste Tarifário dos últimos 6 anos.
Fonte: Copel. [9]
Sendo assim, chegou-se a um valor médio de reajuste em torno de 7,44%, para que este valor possa-se ser considerado também para os anos seguintes nos cálculos analisados.
Sabendo que a casa tem conexão em baixa tensão bifásico e que é cobrado 50KWh por parte da concessionária, é necessário acrescentar essa tarifa ao valor pago mensalmente. Para isso foi utilizado os valores pagos durante os 12 meses em relação ao consumo de energia de seu respectivo mês para que, dessa forma pudesse ser encontrado as tarifas de consumo devido à alguns impostos cobrados (PIS, COFINS, ICMS, bandeiras amarela ou vermelha e taxa de iluminação pública). Por fim foi levantado uma média dessas tarifas (Tabela X).
Tabela X. Análise de Tarifa durante o Ano.
	Consumo mensal (KWh)
	Valor Pago (R$)
	Tarifa (R$/KWh)
	304
	236,77
	0,779
	346
	216,12
	0,625
	442
	340,1
	0,769
	277
	196,52
	0,709
	299
	226,15
	0,756
	266
	208,76
	0,785
	251
	186,05
	0,741
	248
	190,68
	0,769
	324
	241,21
	0,744
	383
	287,28
	0,750
	303
	243,57
	0,804
	339
	263,72
	0,778
	Média das tarifas (R$/KWh)
	0,751
Encontrado o valor médio da tarifa de consumo já é possível encontrar os valores em reais em virtude do consumo de energia dos chuveiros elétricos e híbrido, onde o consumo médio de ambos aparelhos são multiplicados pela tarifa média encontrada na Tabela X. Além disso, foi levantado o preço de produção de energia através das placas (de 5 e de 6 placas para comparação), ou seja, foi encontrado uma economia mensal que a residencia teve com a implantação do projeto. Os valores citados anteriormente podem ser vistos na Tabela XI para 5 placas solares.
�Tabela XI. Valores de Consumo e Preço para a implantação de 5 placas solares.
	
	Normal
(KWh)
	SAS
(KWh)
	Produção de Energia (KWh)
	
	304
	233,65
	232
	
	346
	275,65
	208
	
	442
	371,65
	212
	
	277
	206,65
	181
	
	299
	228,65
	150
	
	266
	195,65
	132
	
	251
	180,65
	144
	
	248
	177,65
	183
	
	324
	253,65
	185
	
	383
	312,65
	217
	
	303
	232,65
	232
	
	339
	268,65
	255
	Média (KWh)
	
315,17
	
244,82
	
194,25
	Preço (R$)
	
236,64
	
183,82
	
145,85
Considerando que o mínimo a ser pago à concessionária é de 50 kWh, isso em reais dá – nos o valor de R$ 37,55. E como pode ser observado na talela XI, podemos constatar que o custo com a concessionária, que se dá pela diferença de custo com o SAS implantado e o quando de energia se produz é maior que o mínimo pago à concessionária, portanto este é o valor abatido no consumo comum da residência, isso nos dá uma economia de R$ 198,67 mensalmente, ou seja, com a a instalação de 5 placas para a produção de energia, o consumidor haveria apenas de pagar em media de R$ 90,79 de energia eletrica para o consumo normal, já com SAS o consumidor teria de pagar apenas um valor de R$ 37,97. Tendo os mesmos cálculos para com a implantação de 6 placas solares e analisando essa economia, teve-se que para o consumo normal haverá um pagamento de R$ 61,57 para a companhia enquanto ao consumo pelo SAS temos apenas um pagamento de R$ 8,75. E vendo que esse valor é menor do que o mínimo à ser pago a concessionária, o valor a ser abatido no custo de consumo normal da casa é este mínimo e com isso chegou-se ao valor de R$ 199,09 de economia mensal. Os meses de falta de produção de energia por parte das placas são mostradas na Figura 2.
Figura 2. Comparação de Potencial de geração de 5 e 6 placas.
Sabendo disso e somando os custos de implantação das placas, no qual chega-se a um valor de R$ 19.053,57 (Tabelas IV e VIII) para 05 placas e 19.853,57 para 06 placas com garantia de 20 anos, pode-se já utilizar os instrumentos econômicos antes citados e que serão abordados em seguida.
Valor Presente Líquido
	Anos
	Capital
	Valor Presente 
	Valor acumulado
	0
	-R$ 19.853,57
	 
	-R$ 19.853,57
	1
	R$ 2.389,06
	R$ 2.213,32
	-R$ 17.640,25
	2
	R$ 2.389,06
	R$ 2.050,51
	-R$ 15.589,74
	3
	R$ 2.389,06
	R$ 1.899,67
	-R$ 13.690,07
	4
	R$ 2.389,06
	R$ 1.759,93
	-R$ 11.930,14
	5
	R$ 2.389,06
	R$ 1.630,47
	-R$ 10.299,66
	6
	R$ 2.389,06
	R$ 1.510,54
	-R$ 8.789,12
	7
	R$ 2.389,06
	R$ 1.399,42
	-R$ 7.389,70
	8
	R$ 2.389,06
	R$ 1.296,48
	-R$ 6.093,22
	9
	R$ 2.389,06
	R$ 1.201,11
	-R$ 4.892,10
	10
	R$ 2.389,06
	R$ 1.112,76
	-R$ 3.779,34
	11
	R$ 2.389,06
	R$ 1.030,91
	-R$ 2.748,43
	12
	R$ 2.389,06
	R$ 955,07
	-R$ 1.793,36
	13
	R$ 2.389,06
	R$ 884,82
	-R$ 908,54
	14
	R$ 2.389,06
	R$ 819,73
	-R$ 88,81
	15
	R$ 2.389,06
	R$ 759,43
	R$ 670,63
	16
	R$ 2.389,06
	R$ 703,57
	R$ 1.374,20
	17
	R$ 2.389,06
	R$ 651,82
	R$ 2.026,01
	18
	R$ 2.389,06
	R$ 603,87
	R$ 2.629,88
	19
	R$ 2.389,06
	R$ 559,45
	R$ 3.189,33
	20
	R$ 2.389,06
	R$ 518,30
	R$ 3.707,63
	Valor Presente Líquido
	R$ 3.707,63
Segundo TOSI apud WERNKE[10] o VPL indica o valor atual de uma série uniforme de capitais futuros, descontados a uma determinada taxa de juros compostos, por seus respectivos prazos, ou seja, é uma soma dos fluxos de caixa dos anos em estudo trazidos para o presente (leva-se em conta o valor do dinheiro para o tempo).
Ainda, ressaltam Brigham e Ehrhardt [11] que o VPL positivo indica que o capital investido será recuperado, remunerado na taxa de juros que mede o custo de capital do projeto, gerará um ganho extra, na data zero, igual ao VPL. Através deste método pode-se selecionar as alternativas mais rentáveis, caso o VPL for menor do que zero o investimento deve ser descartado, considerando que é indispensável na tomada de decisão avaliar outros métodos de investimentos.
Matematicamente, temos a equação para o VPL como sendo:
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (11)�
Como o período de garantia do sistema é 20 anos, a ser considerado nos cálculos. Assim, utilizando a função financeira do Excel foi encontrado o Valor Presente Líquido para o investimento do projeto de eficiência energética para residência no valor de R$ 6.203,08 para 05 placas e R$ 3.707,63 para 06 placas como demonstrado na Tabela XII.
�Tabela XI. Cálculo do Valor Presente Líquido para 5 placas.
	Anos
	Capital
	Valor Presente 
	Valor acumulado
	0
	-R$ 19.053,57
	
	-R$ 19.053,57
	1
	R$ 2.384,05
	R$ 2.228,08
	-R$ 16.825,49
	2
	R$ 2.384,05
	R$ 2.082,32
	-R$ 14.743,17
	3
	R$ 2.384,05
	R$ 1.946,09
	-R$ 12.797,07
	4
	R$ 2.384,05
	R$ 1.818,78
	-R$ 10.978,29
	5
	R$ 2.384,05
	R$ 1.699,79
	-R$ 9.278,50
	6
	R$ 2.384,05
	R$ 1.588,59
	-R$ 7.689,91
	7
	R$ 2.384,05
	R$ 1.484,67
	-R$ 6.205,248
	R$ 2.384,05
	R$ 1.387,54
	-R$ 4.817,70
	9
	R$ 2.384,05
	R$ 1.296,76
	-R$ 3.520,94
	10
	R$ 2.384,05
	R$ 1.211,93
	-R$ 2.309,01
	11
	R$ 2.384,05
	R$ 1.132,64
	-R$ 1.176,36
	12
	R$ 2.384,05
	R$ 1.058,55
	-R$ 117,82
	13
	R$ 2.384,05
	R$ 989,30
	R$ 871,48
	14
	R$ 2.384,05
	R$ 924,58
	R$ 1.796,05
	15
	R$ 2.384,05
	R$ 864,09
	R$ 2.660,14
	16
	R$ 2.384,05
	R$ 807,56
	R$ 3.467,70
	17
	R$ 2.384,05
	R$ 754,73
	R$ 4.222,43
	18
	R$ 2.384,05
	R$ 705,35
	R$ 4.927,79
	19
	R$ 2.384,05
	R$ 659,21
	R$ 5.587,00
	20
	R$ 2.384,05
	R$ 616,08
	R$ 6.203,08
	Valor Presente Líquido
	R$ 6.203,08
Tabela XII. Cálculo do Valor Presente Líquido para 6 placas.
A coluna denominada Valor Presente se trata do somatório dos fluxos de caixa durante o período com a taxa de reajuste (segunda parte da equação (11)).
� Taxa Interna de Retorno
Segundo MOTTA & CALÔBA [12] a Taxa Interna de Retorno é um índice que indica a rentabilidade de um investimento por uma unidade de tempo. Esta representa a taxa de juros compostos que irá retornar o VPL de um investimento com valor 0 (zero).
A TIR (Taxa Interna de Retorno) é um método que reflete a taxa dos fluxos de caixa líquidos periódicos, ou seja, as entradas de caixa menos as saídas, dentro de um determinado período, como no caso em estudo, calculado para todo o investimento.
Sendo assim, a partir dos valores das Tabelas XI e XII utilizou-se novamente o software Excel para os cálculos, onde para a instalação de 5 placas ocorreu uma TIR de 10,94% e para a de 6 placas foi de 10,36%.
 Payback.
O Payback é um indicador que determina o prazo de recuperação de um investimento, também chamado de payout. Este indicador é utilizado para avaliar a atratividade de um investimento, não devendo ser o único considerado como afirmam Motta & Callôba (2002, p. 97) [12] considerando que “deve ser encarado com reservas, apenas como um indicador, não servindo de seleção entre alternativas de investimento”. No entanto a análise combinada deste com outros indicadores poderão demonstrar informações valiosas como a relação entre valor e tempo de retorno dos investimentos.
A fórmula para cálculo deste é: 
 MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (12)�
Dessa forma o período de retorno do investimento para a produção de energia para cinco placas foi de 7,99 anos, enquanto para 06 placas demora-se cerca de 8,31 anos para o retorno.
Conclusão
Na residência de estudo em questão foi analisado a implementação dos SAS e do SFV. Para o sistema solar fotovoltaico foi feito uma análise do número de placas fotovoltaicas a serem utilizadas, devido a taxa mínima de 50 KWh que deve ser paga, para consumidores bifásicos, com o uso de seis placas fotovoltaicas o consumo médio anual das faturas ficaria abaixo do valor mínimo de consumo sendo assim o consumidor acabaria pagando a taxa mínima na fatura de energia elétrica sem estar consumindo, tornando assim a economia anual menor para o caso da implementação de seis placas fotovoltaicas do que para o caso de cinco placas fotovoltaicas, os custos finais para instalação de seis placas fotovoltaicas é maior do que para cinco, os indicadores econômicos mostraram que a melhor opção é com cinco placas solares fotovoltaicas.
Apesar do alto custo de instalação inicial, o projeto é viável e apresenta uma vida útil consideravelmente superior ao tempo de retorno do capital investido.
Referências
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[2] SOLARGIS. Global Horizontal Radiation – Germany. Disponível em: http://solargis.com/assets/graphic/free-map/GHI/Solargis-Germany-GHI-solar-resource-map-en.png. Acesso em: 18/11/2017.
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[4] EPE, Empresa de Pesquisa Energética. Anuário Estatístico de Energia Elétrica. 2015. Disponível em: <https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjG0NKaov3SAhWKfpAKHf6hB2IQFgg-MAM&url=http%3A%2F%2Fwww.epe.gov.br%2FAnuarioEstatisticodeEnergiaEletrica%2FAnu%25C3%25A1rio%2520Estat%25C3%25ADstico%2520de%2520Energia%2520El%25C3%25A9trica%25202015.xls&usg=AFQjCNGFbxjyfY-8p1Dm3-cvk8TLbJuvVA&sig2=DkqsZ67_ag69ORjSlppreQ> Acesso em: 20/11/2017.
[5] CRESESB - Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito. Potencial Solar. Disponível em: http://www.cresesb.cepel.br/index.php#data. Acesso em: 03/01/2018.
 [6] ABNT. NBR 15569:2008 –Ssistema de aquecimento solar de água em circuito direto – Projeto e Instalação. Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, 2008.
[7] BOTEZELLI. Qual a posição e inclinação ideal para os painéis fotovoltaicos? 2015. Disponível em <http://www.abzenergiasolar.com.br/qual-a-posicao-ideal-para-os-seus-paineisfotovoltaicos/>. Acesso em: 03/01/2018.
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http://www.aneel.gov.br/entendendo-a-tarifa/-/asset_publisher/uQ5pCGhnyj0y/content/reajuste-tarifario-anual/654800?inheritRedirect=false. Acesso em 20/01/2018.
[9] COPEL, Pura Energia – Alterações Tarifárias. Disponível em: http://www.copel.com/hpcopel/root/nivel2.jsp?endereco=%2Fhpcopel%2Froot%2Fpagcopel2.nsf%2F5d546c6fdeabc9a1032571000064b22e%2F04afb43850ca33c503257488005939b7. Acesso em 20/01/2018.
[10] WERNKE, Rodney. Aplicações do conceito de valor presente na contabilidade gerencial. Revista Brasileira de Contabilidade. Conselho Federal de Contabilidade, n. 126. Brasília: novembro/dezembro 2.000.
[11] BRIGHAM, E. F. & EHRHARDT, M. C. Administração financeira: teoria e prática. 13ª. Edição. São Paulo: Thomson Learning, 2012.
[12] MOTTA, Régis da Rocha. CALÔBA, Guilherme Marques. Análise de investimentos: tomada de decisão em projetos industriais. São Paulo: Editora Atlas, 2.002.
_1576766459.unknown
_1576787233.unknown
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