Ah, a Engenharia de Aplicação! Área onde é preciso dominar as tecnologias para que a sua aplicação maximize os benefícios econômicos, financeiros, ambientais e, portanto, sociais.
Infelizmente, notamos a aplicação de tecnologias sem o devido cuidado em avaliar os impactos que vão além dos muros da residência, comercio ou indústria.
Bem, o ideal seria as duas tecnologias, pois são duas faces da mesma moeda, o Sol, e é nesse ponto que existe certo gargalo no mercado. Muitos profissionais dizem dominar uma ou outra tecnologia, mas não seria interessante dominar as duas? Aqui na Solis Solar, temos profissionais atuando com o Aquecedor Solar de Água e Sistemas Fotovoltaicos, com inúmeros casos de sucesso de aplicação conjunta dessas tecnologias a nível nacional.
Figura 1 – Curva de Carga Residencial Brasileira
Nessa Figura 1 podemos notar quatro pontos importantes, relacionados à potência elétrica (equipamentos ligados na tomada nas residências) que varia ao longo do dia: (1) temos um primeiro pico às 8h, (2) seguido de um baixo consumo até as 17h, e então (3) um novo e maior pico por volta das 19h que é o horário de ponta (período de 3 h definido pelas concessionárias).
Nesses horários, notamos que há diversos equipamentos ligados, e o chuveiro elétrico, é um dos vilões, pois tem alta potência, mínima de 4,4kW e é usado para aquecimento de água do banho. Por fim, podemos observar o ponto (4) no qual a curva de potência da energia solar ocorre justamente no momento de baixa potência.
Uma consequência do comportamento de consumo residencial acima mencionado é que as concessionárias necessitam investir muito na infraestrutura elétrica pra que seja possível atender todas essas cargas em um curto espaço de tempo, para depois o sistema ficar ocioso, e quem paga por isso?
Nós todos pagamos, os custos de operacionalizar isso são repassados a nós como tarifas mais altas, outrossim, para as concessionárias, isso não é interessante, pois deixam de ofertar a energia a consumidores com consumo mais constante e que também pagam uma tarifa de energia maior que a nossa, principalmente no dito horário de ponta.
Então, chegamos a principal discussão que hoje acontece no mercado de Energia Solar do país:
Inicialmente é preciso saber como é o funcionamento de cada tecnologia. Na Figura 2, nota-se o comportamento dessas duas tecnologias em relação ao aproveitamento do recurso solar.
Figura 2 – Fluxo de energia solar no (1) aquecedor solar e (2) sistema fotovoltaico.
Na Figura 2 podemos observar pontos importantes do comportamento das duas tecnologias, a primeira é que o sol é o mesmo para todos, logo, quem aproveitar melhor o recurso solar em tese é a mais sustentável, concorda? O segundo ponto, é que o coletor solar tem 60% de eficiência no uso do recurso solar, transformando a luz em calor, adicionando esse calor à água que então é armazenada no reservatório térmico para ser consumida na ducha.
Por fim, no fotovoltaico a eficiência é da ordem de 20% no uso do recurso solar em eletricidade de corrente contínua, essa é destinada ao inversor fotovoltaico que a transforma em corrente alternada, e então a injeta na rede da casa e essa geralmente vai para a rede da concessionária contabilizando créditos, já em um segundo momento essa energia é utilizada nos chuveiros elétricos.
Um outro cenário, talvez pouco conhecido, são os horários em que nós geralmente tomamos banho em nossas residências, conforme apresentado na Figura 3.
Figura 3 – Hábito de banho em residências em Campinas – SP e Rio de Janeiro- RJ
Na Figura 3 podemos notar que tanto em residências de alto padrão, quanto de interesse social, temos horários de banho concentrados entre às 6h-7h e 18h-19h com mais de 40% a 60% dos banhos, horários esses considerados de pico pelas concessionárias.
Diante do exposto acima, nas Figuras 2 e Figura 3, podemos fazer algumas ponderações:
(1) 1 m² do coletor solar produz na mesma área três vezes mais energia que 1m² de módulo fotovoltaico, então, pra mesma produção de energia (kWh/mês) ocupa-se menos espaço. Mesmo na metodologia apontada na ABNT NBR 15569, na qual a Fração Solar (assunto pra outro artigo) prevista é de 70% (o aquecedor solar em alguns momentos do ano vai precisar de um apoio elétrico), ainda teríamos 1m² de coletor solar sendo 2,1 vezes mais eficiente que 1m² de módulo fotovoltaico.
(2) O recurso solar geralmente ocorre na média de 6h-18h com picos entre 10h e 15h, momentos no qual o uso de energia elétrica para banho é pequeno. Logo, a contribuição do fotovoltaico para reduzir o impacto dos chuveiros elétricos na curva de carga do sistema elétrico brasileiro é baixo.
(3) Na injeção de energia elétrica fotovoltaica na rede, quando usamos os créditos gerados pra abater o consumo em chuveiros pagamos taxas como ICMS e FIOB e isso representa perda de dinheiro literalmente para o cliente.
Ademais, um fato interessante é que o chuveiro elétrico tem potência de 4,4 kW e a temperatura média da água for 20°C e quisermos chegar 40°C para um banho, a vazão do chuveiro seria poderia ser no máximo de 3,16 l/min. Já em um sistema de aquecimento solar de água, além da economia, temos o conforto com pressão e vazão, sendo possível duchas com até 12 litros/min, entretanto, pra aquecer água de 20°C para 40°C com 12 litros/minuto seria preciso uma potência de chuveiro de 16,72 kW.
Diante do exposto, algumas perguntas interessantes surgem:
1 – Se o fotovoltaico é 2x menos eficiente e ocupa 2x mais área que o coletor solar, e ao usar o chuveiro elétrico consumindo da rede nos horários que não tem geração fotovoltaico, vamos pagar taxas como FIO B e ICMS. Vale mesmo a pena instalar fotovoltaico para aquecimento de água em chuveiros?
2 – A infraelétrica elétrica de nossas casas está preparada para permitir chuveiros, se existissem, com potência de 16,72kW pra fornecer o mesmo nível de conforto do Aquecedor Solar?
3 – Qual seria o impacto de chuveiros elétricos de 16,42 kW no Sistema Elétrico Brasileiro, considerando que agora os clientes satisfaçam o conforto de uma ducha de 12 l /min instalando sistemas fotovoltaicos pra gerar energia?
4 – O nível de conforto que um aquecedor solar bem dimensionado entrega, onde as vazões nas duchas podem ser de 12 litros/minuto, é superior a de um chuveiro de 4,4kW e vazão de 3,16 l/minuto. Então, conforto importa ou não para nossos clientes?
5 – A tecnologia de aquecedor solar acumula água para o uso no final do dia e começo do dia, mas no final do dia temos o horário de pico das concessionárias. Retirar todos esses chuveiros, onde possível, destinando o uso dessa potência para consumidores mais rentáveis, não seria interessante para as concessionárias e também para nós?
Bem, são muitas perguntas, mas sem dúvidas o Aquecedor Solar de Água, no quesito sustentabilidade, aproveitamento do recurso solar, redução do uso de carga elétrica no horário de ponta é campeão e superior ao sistema fotovoltaico. Com isso, não estamos dizendo que o sistema fotovoltaico é ruim, estamos dizendo que ele deve ser utilizado para todos os demais usos da residência como lâmpadas, motores, ar-condicionado, Tv’s, sons, alarmes, etc, pois para esses usos, não há tecnologia com melhor eficiência do que o sistema fotovoltaico.
Mas tudo isso, só acontecerá se os projetistas e especialistas do setor, contratados pelos clientes se conscientizarem, dominarem as tecnologias e buscarem análises mais completas! No final, quem decide é sempre o cliente, mas é esperado que nós, Projetistas e profissionais do segmento, que forneçamos uma direção clara para que nossos clientes tomem a melhor decisão possível. Concorda?
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