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Como citar este trabajoAn. 3. Enc. Energ. Meio Rural 2003
Avaliação dos sistemas fotovoltaicos instalados nas residências dos moradores da Ilha do Cardoso
Zilles R.; Morante F.; Fedrizzi M.C.
Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos, Instituto de Eletrotécnica e Energia, USP, Av. Prof. Luciano Gualberto 1289, CEP 05508-900, São Paulo, SP, Fax: 11 3816728278
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados da visita técnica realizada ao Parque Estadual da Ilha do Cardoso-SP para avaliação dos sistemas fotovoltaicos instalados nas residências de moradores da ilha. Todos os sistemas visitados pertencem ao programa comercial, iniciado pela CESP em 1997, denominado ECOWATT. As visitas possibilitaram o cadastro de 75 sistemas (2 igrejas, 4 escolas e 69 residências). Foram efetuadas entrevistas com os usuários presentes (56 entrevistas) e, em algumas residências teste de desempenho e funcionamento do controlador de carga. O trabalho revela claramente falhas no dimensionamento e que os sistemas estão fora dos padrões de qualidade recomendados para este tipo de instalação. Em nossa avaliação, a demanda para muitos usuários poderia ser suprida com um único módulo, de forma que teria o mesmo serviço com um menor valor mensal a ser pago à concessionária. Por outro lado, outros usuários necessitariam um sistema maior e poderiam pagar mais por este serviço. Neste sentido, faltou uma análise mais detalha do comportamento de uma família caiçara e das diferenças de estrato social e econômico entre os moradores da Ilha. As observações obtidas revelam que na hora de elaborar o programa de eletrificação fotovoltaica, não foram levados em conta uma série de fatores que sem dúvida, poderiam garantir o êxito final do programa.
Palavras-chave: Energização Rural, Sistemas Fotovoltaicos, Energia Solar, Demanda Energética
ABSTRACT
This work reports the results of a technical evaluation of Solar Home Systems project at Parque Estadual da Ilha do Cardoso–SP. The systems belong to the CESP's commercial program called ECOWATT, initiated in 1997. During the visit were registered 75 systems (2 churches, 4 schools and 69 houses). In same houses testes of charge control performance and operation were done. The work shows some problems at the design and at the technical standard. In our valuation, some systems should have been smaller and some biggest, depending the needs and the payment capacity of each family. In this sense, a study of caiçara's way of living were missing, as well as its difference at social and economic class. The results reveal that many simple, but important, aspects for the exit of the project were not take in to account.
1. INTRODUÇÃO
A nível global se observa cada vez mais a aceitação de que os sistemas fotovoltaicos são, para um leque amplo da população rural dispersa, a única alternativa de disponibilização de atendimento de pequenas quantidades de energia elétrica. Por outro lado, também se reconhece que os sistemas fotovoltaicos representam uma alternativa cara quando comparada com o sistema convencional de atendimento às zonas servidas pelas redes de distribuição. Sobretudo, quando as comparações são realizadas em termos do custo do kWh.
Apesar de ser uma alternativa cara desde o referencial tradicionalmente considerado, muitas outras soluções de atendimento (internalizando todos os custos) são mais caras ou não sustentáveis no atendimento da população dispersa, como por exemplo grupos de geração Diesel.
Diante dessa situação, muitas reuniões foram realizadas em âmbito nacional sobre a possibilidade de utilização da tecnologia fotovoltaica em programas de eletrificação rural de domícilos de baixa renda. Os primeiros Sistemas Fotovoltaicos Domiciliares (SFD), sistemas entre 50 a 200 Wp que visam atender domicílios privados, foram implantados no final de 1992 através de um projeto de cooperação internacional CEPEL/DOE/NREL [1]. Em 1996, começaram as primeiras discussões no estado de São Paulo sobre a viabilidade de realizar uma eletrificação rural fotovoltaica massiva das localidades de difícil acesso. Estas discussões foram iniciadas pela Secretaria de Estado de Energia no contexto do grupo que realizou um estudo de Planejamento Energético do Vale do Ribeira [2].
Na ocasião das discussões, havia em andamento na região, um esquema de implantação de SFD baseado em subsídios provenientes de ONG's [3]. Este subsídio se restringia aos equipamentos. Instalação, operação e manutenção ficaram a cargo dos beneficiários. A experiência deste projeto permitiu chegar a algumas conclusões, mas também ampliou o leque de perguntas e problemas, basicamente em relação aos subsídios requeridos e a forma apropriada de organizar a gestão e administração dos SFD.
As discussões propiciadas pela Secretaria de Estado de Energia apontaram duas formas de atendimento, com SFD, da população dispersa localizada na região do Vale do Ribeira:
- Propriedade privada, usuários ou associação de usuários proprietários dos SFD adquiridos através de fundos de ONG's ou de forma subsidiada podendo ser amortizados em vários anos. Nesta forma de implantação os beneficiários são os responsáveis pela operação e manutenção.
- Concessão de utilização, os usuários não são proprietários dos SFD apenas possuem uma autorização de utilização de um equipamento que disponibiliza uma certa quantidade de energia elétrica, pela qual pagam. Os SFD são de propriedade da empresa concessionária que também é a responsável pela manutenção.
A partir dessas discussões a CESP, atual ELEKTRO, em 1997 iniciou um programa de atendimento a clientes com energia fotovoltaica, denominado Programa ECOWATT. O modelo adotado buscava recuperar o capital investido e proporcionar um mecanismo sustentável de atendimento de regiões dispersas. Do ponto de vista econômico e administrativo o programa surgiu como uma resposta à problemática da eletrificação de domicílios individuais com SFD. Nesse sentido, deve-se reconhecer o esforço e mérito da área de distribuição da CESP que adotou uma posição de vanguarda, no âmbito das empresas concessionárias, na adoção de mecanismos de gerenciamento de SFD.
Este trabalho mostra resultados de uma avaliação técnica e aponta os problemas que estão contribuindo, apesar da existência de um mecanismo de gestão bem estabelecido, ao descredito do programa e da tecnologia fotovoltaica na região. Cabe ressaltar que os problemas encontrados não são particularidades do Programa ECOWATT, situações semelhantes são encontradas na maior parte dos projetos de eletrificação rural com SFD.
2. ANTECEDENTES
Desde de 1985, a Companhia Energética do Estado de São Paulo (CESP), atual ELEKTRO, vem fomentando o uso de sistemas fotovoltaicos em algumas localidades do Estado. Com relação ao Vale do Ribeira, como resultado de um convênio entre a Secretaria Estadual de Saúde e a CESP, entre 1985 e 1989, foram realizadas instalações em algumas Unidades Básicas de Saúde (UBS) da região, visando a melhor cobertura e qualidade do atendimento. Como resultado desse convênio foram beneficiados os postos de saúde de Marujá, Pedrinhas, Pilões, Praia Grande, Indaiatuba, Paraíiso e Santa Maria [4].
Posteriormente, a partir de 1991, a CESP e a Secretaria do Meio Ambiente – Instituto Florestal (SEMA-IF) passaram a estudar a forma de eletrificar com sistemas fotovoltaicos algumas Unidades de Preservação do Estado como parques estaduais, estações ecológicas, etc. A primeira unidade de preservação a ser atendida foi a Estação Ecológica Juréia-Itatins [5]. Adicionalmente, nesse ano, ambas instituições também começaram a desenvolver o denominado Programa Eldorado, tendo o apoio financeiro da Alemanha [6]. Embora o projeto date dessa época, somente em 1999 foram materializadas as instalações na Ilha do Cardoso, no denominado "Núcleo Perequê". Este estabelecimento está constituído por diversas edificações para laboratórios de pesquisa, tanques de cultivos da fauna marinha aquática, auditório para conferências e seminários, alojamentos com refeitório, cozinha e gabinetes de estudo. Neste núcleo foram instalados vários sistemas geradores fotovoltaicos totalizando fazendo um total de 8.910 Wp em módulos fotovoltaicos e e sistemas de acumulação de energia com um total de 16.510 Ah em bancos de baterias.
Com relação à eletrificação das moradias rurais do Estado de São Paulo, a CESP, em 1996 começou a esquematizarnos anos 90, desenhou um programa a política de eletrificação através da implantação de sistemas isoladosfotovoltaicos de forma comercial, isto é, sem subsídios. O esquema estabelecido fixava o fornecimento de eletricidade com energia proveniente de módulos fotovoltaicos. Assim, a partir de setembro de 1997 foram iniciadas as instalações do programa ECOWATT [7]. Para a realização deste programa, no Vale do Ribeira, foram escolhidas algumas comunidades rurais localidades nos municípios de Cananéia, Iporanga e Iguape. Estas localidades tinham como características principais aterem baixa densidade demográfica, a localização em importantes reservas de mata Atlântica do Estado e estarem constituídas por famílias de baixa renda. Além disso, as moradias destas famílias ficavam longe das redes de energia elétrica e não representavam um mercado potencial que justificassem grandes investimentos para serem eletrificadas por métodos convencionais.
Cabe ressaltar que na definição desta deste programa, empregando métodos comerciais de atendimento em sua implementação, ...."considerou-se como premissa que o projeto propiciasse retorno econômico. No entanto, analisando o nível de renda da população atendida, foram definidas condições de longo prazo para maturação econômica do projeto. Assim, a CESP, através de sua Diretoria de Distribuição, considerou adequadas condições de retorno sobre o investimento de longo prazo, entendendo ser essa uma de suas contribuições sociais ao desenvolvimento sustentável da região do Vale do Ribeira" [8]. Em todos os casos, considerando o aspecto ambiental, a opção tecnológica que mais se adaptava a esta situação foi a energização utilizando sistemas fotovoltaicos.
3. IMPLANTAÇÃO DO PROGRAMA ECOWATT
Definidas as linhas principaismestras deste do programa, a CESP em 1996 publicou o edital de licitação na qual indicava as principais características técnicas a serem atendidas pelas empresas interessadas. Entre outros dados, o edital especificava a localização das instalações; o nível de irradiação da localidade; a quantidade pretendida; os recursos financeiros dos usuários, os quais se responsabilizavam pelo pagamento mensal. Também se especificavam dados gerais do sistema tecnológico proposto constituídos por geradores fotovoltaicos completos e todos seus acessórios. A CESP determinou que caberia ao fornecedor dimensionar o sistema, tendo como base os usos finais indicados por ela nas Especificações Técnicas mencionadas no edital.
Os usos considerados pela concessionária foram:
• 2 lâmpadas fluorescentes compactas de 9 W, funcionando 4 horas por dia,
• 1 televisor preto e branco de 60 W, funcionando 3 horas por dia,
• 1 rádio de 30 W funcionando 3 horas por dia.
Com base a estes usos finais e as especificações técnicas correspondentes, a empresa que ganhou a licitação propôs configuração apresentada na tabela I.
Para instalar os sistemas, a ganhadora da licitação contratou os serviços de uma outra empresa, assim, a partir de setembro de 1997 começaram a ser materializadas efetivadas essas 120 instalações.
Com relação às questões jurídicas entre a CESP e os usuários, há um "Contrato de Autorização de Uso de Equipamentos de Produção de Energia Elétrica Através de Tecnologia Fotovoltaica de Conversão de Energia Solar", assinado por cada um dos usuários e a CESP. Dentro dos diversos aspectos contemplados neste contrato, a Cláusula Terceira especifica, por exemplo, que "tais equipamentos permitem a ligação de 2 (duas) lâmpadas fluorescentes compactas de 9 W cada, funcionando 4 (quatro) horas por dia, 1 (um) TV preto e branco pequeno, funcionando 3 (três) horas por dia e 1 (um) rádio AM/FM, funcionando 3 (três) horas por dia, ou carga elétrica equivalente, ficando vedado ao USUÁRIO a inclusão de outras ligações que não as aqui referidas". Assim também, através do Parágrafo Primeiro da Cláusula Sexta, ficou estabelecido que "a CESP instalará na unidade consumidora, o painel fotovoltaico, suporte, controlador de cargas e banco de bateria(s), que ficarão sob responsabilidade do usuário quanto a manutenção, conservação e quaisquer reparos que se façam necessários para preservar o bom funcionamento dos equipamentos".
Por outro lado, a Cláusula Oitava estabelece que "o USUÁRIO pagará à CESP, pela utilização dos equipamentos de conversão fotovoltaica e auxiliares o total de R$ 13,50 por mês, valor esse que será reajustado anualmente de acordo com a variação do IGPM da FGV – Fundação Getúlio Vargas". Em fevereiro de 2000, essa tarifa correspondia a R$. 17,90, figura 1.
Adicionalmente, na Cláusula Nona do contrato se menciona que "a CESP assumirá os ônus correspondentes à troca de 1 (um) banco de bateria(s) considerados os padrões usuais de vida útil dos equipamentos. Caso ocorram necessidades de trocas desses equipamentos, que excedam o previsto, a CESP analisará a seu exclusivo critério a responsabilidade pela reposição das baterias. Constatado o uso indevido pelo USUÁRIO os custos decorrentes serão de responsabilidade deste".
Considerando a não existência de subsídios e o objetivo comercial do programa ECOWATT, a CESP optou pelo estabelecimento de um mecanismo apropriado para assegurar o retorno econômico das instalações. A idéia principal era reproduzir este mecanismo e atender em condições similares até 2.000 famílias [8]. Pode-se observar que os passos seguidos pela CESP para implantar esta tecnologia, foram muito bem desenhados e, teoricamente, deveriam ter conduzido a ótimos resultados.
4. ESTADO ATUAL DAS INSTALAÇÕES
Entre os dias 3 e 8 de novembro de 1998, por solicitação do Instituto Florestal, técnicos do Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (LSF-IEE/USP) realizaram uma visita técnica ao Parque Estadual da Ilha do Cardoso para avaliar os sistemas fotovoltaicos instalados nas residências dos moradores da Ilha. Esta inspeção não teve o objetivo de solucionar problemas, tarefa de responsabilidade da concessionária e da empresa vencedora da licitação, mas sim detectar e apontar os pontos críticos em várias ocasiões manifestados de forma dispersa pelos usuários das instalações.
Foram cadastrados 75 sistemas (2 igrejas, 4 escolas e 69 residências) e, realizadas entrevistas com os usuários presentes (56 entrevistas). Foram realizados também, de forma aleatória, testes de desempenho e funcionamento dos controladores de carga. O objetivo principal da visita técnica foi apontar os problemas como elemento de construção na busca de soluções entre as instituições envolvidas [9]. Cabe indicar que até o presente (junho de 2000) não foram tomadas nenhuma medidas para tentar reverter a situação encontrada na data da visita técnica. A continuação serão apresentados uma série de problemas encontrados que, em nossa opinião, deverão nortear as discussões entre a concessionária e a empresa responsável pela instalação dos equipamentos.
O SISTEMA DE GERAÇÃO
Os sistemas foram dimensionados em função dos dados contidos no edital de licitação, especificações técnicas. A empresa vencedora utilizou como critério de dimensionamento dos sistemas os dados fornecidos no edital para o "pior mês", procedimento muito estendido entre as empresas instaladoras que conduz, invariavelmente, ao sobredimensionamento dos módulos fotovoltaicos. O valor utilizado foi de 2,86 kWh/m2.dia, para a irradiação diária média mensal no mês de junho em superfície horizontal. De acordo com o edital mencionado, a empresa deveria fornecer um sistema capaz de suprir a seguinte demanda, tabela II.
A empresa ofertou 2 módulos de 70 Wp com , corrente de operação trabalho de 8,50 A, para a associação de dois módulos em paralelo. Considerando o dimensionamento pelo "pior mês", isto é, irradiação de 2,86 kWh/m2.dia em superfície horizontal e que os módulos estão orientados ao norte com inclinação igual a 30o, obtemos 3,12 kWh/m2.dia. Tal situação nos conduz a uma geração, para o "pior mês", de 26,52 Ah/dia. Assumindo-se um fator conservador de segurança de 1,2, teríamos ainda uma geração de 22,10 Ah/dia. Pode-se observar que os módulos estão sobredimensionados para a demanda proposta, 17,95 Ah/dia (observe que estamos tratando da pior situação possível).
Em geral o sobredimensionamento não oferece nenhum problema ao usuário, sempre e quando o banco de baterias esteja adequadamente dimensionado para absorver o excesso de energia referente aos meses com melhor irradiação. O único porém se refere a que o usuário estará pagando por um investimento inicial do qual não poderá usufruir em sua totalidade, uma vez que o banco de baterias não está dimensionado apropriadamente.
Em nossa avaliação, a demanda para muitos usuários poderia ser suprida com um único módulo, de forma que teria o mesmo serviço com um menor valor mensal a ser pago à concessionária. Por outro lado, outros usuários necessitariam um sistema maior e poderiam pagar mais por este serviço. Merece aqui mencionar que não se tem conhecimento de nenhum estudo de demanda foi realizado antes da implementação dos sistema e que não foram, não sendo consideradas as diferenças socioeconômicas encontradas entre os moradores da Ilha e seus respectivos estilos de vida.
BANCO DE BATERIAS E CONTROLADORES DE CARGA
Os sistemas de acumulação estão constituídos por duas baterias de 54 Ah associadas em paralelo, resultando em uma capacidade de 108 Ah, em C20. A empresa vencedora utilizou como critério de autonomia, 2 dias consecutivos, isto é, a descarga máxima permitida seria de 35,90 Ah. Esta situaçãodescarga conduz a uma profundidade máxima de descarga de 33,2 %. Entretanto, os ensaios realizados mostram que o controle de sobredescarga atua quando a tensão da bateria atinge o valor de 11,7 V. Tal valor representa uma profundidade de descarga de 60%, situação que certamente reduzirá o tempo de vida das baterias.
Por outro lado, no LSF-IEE/USP foram realizados alguns testes de carga e descarga de 4 baterias retiradas de 2 instalações do programa, apósdepois de 2 e 2,5 anos de uso respectivamente. A Tabela III apresenta os resultados de capacidade obtidos. Antes da realização dos testes de capacidade as baterias foram submetidas a um ciclo de carga e a um período de 24 horas à tensão constante de 14,4 V [10]. Os testes de capacidade foram realizados a um regime de descarga correspondente a I20.
Através do teste foi possível observar que as baterias estão com capacidades entre 10 e 13% da capacidade nominal (uma bateria é considerada tecnicamente morta quando sua capacidade atinge 80% da nominal). Estes resultados apontaram as deficiências do equipamento de controle de carga, no sentido que a excessiva sobrecarga permitiu a evaporação de água das baterias que não pode ser reposta. Em primeiro lugar, por estarem em uma caixa lacrada e em segundo, por não permitirem este tipo de manutenção. Trata-se de baterias automotivas sem acesso à manutenção mas que possuem um pequeno orifício que permite a evaporação do eletrólito. As 4 baterias foram pesadas e estavam com cerca de 1 kg a menos que seu peso nominal. Em outras palavras, podemos dizer que cada bateria perdeu aproximadamente 1 litro de água, ou seja cerca de 150 ml por célula.
Além desta constatação, observamos também que o controle de sobrecarga somente atua quando a bateria atinge a tensão de 14,8 V. Valor excessivo para o tipo de bateria que está sendo utilizada. É evidente que o banco de baterias está subdimensionado em função da potência instalada em módulos fotovoltaicos. A própria empresa responsável pela instalação reconhece este problema ao sugerir para alguns usuários a inclusão de mais uma bateria. Registramos uma instalação na qual a empresa incluiu uma bateria a mais, sendo o custo da bateria adicional coberto pelo usuário. Situação como esta denota a diferenciação feita entre os usuários, embora todos tenham assinado o mesmo contrato e assumido os mesmos compromissos.
Diante do encontrado em campo sugerimos, para melhor aproveitamento do sistema e satisfação dos usuários, a substituição das atuais baterias por outras de maior capacidade. Neste caso, cada sistema deveria ter uma sistema de acumulação combateria de capacidade nominal de 180 Ah, em C20. Além disso, faz-se necessário a modificação dos set points dos reguladores ou sua substituição por outros de melhor desempenho. Ainda com relação aos reguladores, a existência de uma chave que possibilite ao usuário comutar para uma posição de funcionamento que permita descargas mais profundas, torna inócua qualquer ação de lacrar as baterias para evitar sua utilização além dos limites permitidos pelo controlador de carga.
ACESSÓRIOS, FIOS E CONEXÕES
Neste aspecto as instalações encontram-se fora do recomendável, a fiação utilizada para conectar os módulos não é apropriada para uso na intempérie. Internamente as fixações da fiação não apresentam uma padronização. Há residências onde nenhum cuidado foi tomado neste sentido.
TREINAMENTO E MANUAL DE OPERAÇÃO
Apesar de que cerca de 60% dos entrevistados tenham acusado o recebimento do Manual de Operação, não existe evidências de que o treinamento aos usuários tenha sido cumprido. Lembramos que este requisito foi exigido à empresa vencedora. O desconhecimento geral dos usuários sobre o funcionamento de seu sistema denuncia o não cumprimento dessas exigências.
5. OUTRAS CONSTATAÇÕES TÉCNICAS
A seguir serão relatadas outras constatações verificadas ao longo da visita técnica e em trabalhos de campo adicionais feitos pelo Grupo de Pesquisa do IEE/USP:
SUPERFÍCIE DO GERADOR SUJA
A acumulação de poeira na superfície dos módulos (gerador), diminui a irradiação incidente sobre as células fotovoltaicas, implicando na redução de geração de eletricidade, figura 2.
Observou-se que no tipo de módulo em questão, a menor distância entre a borda da moldura metálica e as células contíguas dão-se no sentido de sua longitude. Tendo, os módulos fotovoltaicos, sido instalados na posição horizontal, ou seja, com seu lado mais longo paralelo ao solo, o acúmulo de poeira nas bordas atinge as células, produzindo assim um sombreamento sobre elas. Este fato é de ocorrência freqüente, e pode ser solucionado mantendo-se sempre limpa a superfície dos módulos ou instalando-os com um giro de 90o em relação à posição atual (com o lado mais estreito do módulo paralelo ao solo, nesta posição existe maior separação das células e o marco do módulo, ver figura 2).
CAMPO FOTOVOLTAICO EM LOCALIZAÇÃO NÃO APROPRIADA
Em algumas situações observou-se o campo fotovoltaico (módulos agrupados) instalado muito próximo a porta principal, obstruindo notadamente a passagem. Esta situação é agravada pela pouca altura da estrutura que expõe as pessoas a golpes contra as esquinas dos módulos, figura 3.
A localização correta do gerador deve considerar, além dos aspectos próprios da irradiação solar (orientação e ausência de sombras), outros aspectos relativos a integração na residência. Em geral, deve-se evitar a criação de impedimentos a qualquer atividade e, em particular, ao trânsito livre das pessoas. No momento da instalação, é comum que o usuário não seja consciente dos transtornos que podem derivar da existência permanente de novos elementos no conjunto de sua residência. Por isto, cabe ao instalador atentar para este tipo de situação procurando integrar os equipamentos da melhor forma ao ambiente doméstico.
INSTALAÇÃO E QUALIDADE DA FIAÇÃO
A qualidade da fiação externa e sua instalação deixaram a desejar em muitos casos. O tipo de fio não é o mais apropriado para instalações externas, sujeitas a intempérie, como também a má instalação pode causar sua ruptura, com o roçamento causado pelo vento contra paredes e esquinas, como ilustra a figura 4.
Com relação à fiação interna, foram utilizados fios sem nenhuma identificação e, sem fixação à parede. Aos conseqüentes riscos de enganche fortuito e de erros na conexão ao regulador, há que acrescentar a péssima aparência, que atenta contra a integração dos sistemas no universo do usuário. É fundamental que o instalador entenda a importância de uma boa instalação, não só do ponto de vista técnico como também estético. A falta de estética pode diminuir, por parte do usuário, toda a atenção e cuidado que o mesmo deve ter em relação a sua instalação.
FIOS USADOS COMO PLUGS, E TOMADAS MAL POSICIONADAS
Observamos que o instalador procedeu conforme métodos habituais na eletrificação AC convencional, sem levar em conta a necessidade do fornecimento de plugs especiais para a utilização de equipamentos elétricos na instalação, figura 5.
A implementação de sistemas fotovoltaicos deve incluir, não somente tomadas de corrente, mas também plugs que garantam a proteção frente a inversão de polaridade. Por tanto, o usuário, ou algum técnico local, deve ser capacitado para a substituição dos plugs especiais. Por outro lado, foi constado o mal posicionamento das tomadas. Praticamente na sua totalidade as 2 tomadas por residência, contempladas no programa ECOWATT, foram instaladas uma ao lado da outra, o que não nada é apropriado. Considerando-se que são tomadas para a utilização de aparelhos de rádio e televisão e que são utilizados, quando ao mesmo tempo, em peças separadas, não se compreende o motivo de tal decisão.
Os usuários afirmaram que foi pedido aos instaladores a colocação das tomadas em peças separadas (1 para a televisão na sala e outra para o rádio na cozinha ou no dormitório), mas o pedido não foi atendido em nenhum caso. Isto tem como conseqüência direta os seguintes fatos: a) a elevação do volume do aparelho que está sendo utilizado, quando o ouvinte não se encontra na mesma peça que o aparelho; b) a utilização de fios de extensão que ficam soltos pela casa; c) muitas pessoas seguem utilizando pilhas para os rádios para possibilitar sua utilização em outras dependências da casa.
A solução desse problema seria a realocação das tomadas para os locais desejados, uma vez que o usuário está pagando pelo serviço e deveria poder decidir onde quer que as mesmas sejam instaladas. Ressaltamos que não há impedimento técnico para tanto.
BATERIAS NÃO PERTENCENTES AO SISTEMA INICIAL
Alguns usuários, dando-se conta de que seus módulos fotovoltaicos poderiam carregar bem mais do que suas 2 baterias (de 54 Ah cada), estão carregando baterias não pertencentes ao sistema, figura 6.
O carregamento da terceira bateria dá-se de forma imprópria. A bateria carregada "por fora", não está sujeita ao controlador de cargas, (não é protegida de sobrecarga nem de sobredescarga), o que deve acarretar em morte prematura da mesma. O problema se agrava pelas péssimas condições de segurança em que se realiza a carga, ou seja, sua localização é acessível a qualquer criança ou animal, e as tampas para a inspeção do eletrólito costumam estar abertas, porque a bateria "ferve", como dizem alguns usuários.
PARAFUSOS E FIXAÇÕES INAPROPRIADOS
Observou-se a utilização de parafusos e fixações inapropriados às intempéries a que estão expostos. Com o tempo, o deterioro deste material pode pôr em risco a integridade e o bom funcionamento dos equipamentos, figura 7.
A única solução cabível é a substituição destes materiais por outros mais apropriados aos usos que se propõem, não esquecendo de que as condições de salinidade do ar local são altas, por tratar-se de região litorânea.
MÁ ORIENTAÇÃO DOS MÓDULOS, SOMBREAMENTO
Em alguns casos observou-se o mau posicionamento dos módulos, com um conseqüente sombreamento precoce. Neste tipo de situação, a solução deve ser a realocação dos módulos para uma posição mais propícia.
REATORES QUEIMADOS, LÂMPADAS ENEGRECIDAS, UTILIZAÇÃO DE LÂMPADAS INCANDESCENTES
Detectou-se a existência de reatores queimados e, sem orientação de onde adquirir novos, alguns usuários lançam mão de alternativas, que apesar de criativas, não são as mais indicadas, como pode-se observar na figura 8.
Praticamente a totalidade da lâmpadas PL de 9 W implementadas pelo projeto apresentam enegrecimento das extremidades, ou seja, sinal de envelhecimento precoce das mesmas.
É unânime a demanda por mais pontos de luz nas residências. Até nas menores residências há a necessidade de, pelo menos, um terceiro ponto de luz, que seria localizado no banheiro. Na sua falta, muitos usuários seguem valendo-se de velas, lampiões e lanternas para a utilização do banheiro no período noturno. Outros, no entanto, instalaram lâmpadas incandescentes, pela dificuldade de encontrar reatores e lâmpadas PL de 4 pinos no mercado local e por seu alto preço frente a opção por lâmpadas incandescentes. A falta de informação de que as lâmpadas incandescentes são menos eficientes também colabora para a sua maior utilização.
6. GRAU DE SATISFAÇÃO DOS USUARIOS
Diante de todos estes problemas pode-se dizer que a grande maioria dos moradores da Ilha do Cardoso que se acolheram ao programa não estão satisfeitos com o serviço prestado por esta tecnologia. Esta situação se reflete no alto nível de inadimplência observado. Por outro lado, esta insatisfação fica também exteriorizada através de opiniões negativas sobre a tecnologia fotovoltaica que muitos moradores da ilha manifestam. Além disso, os usuários manifestam que a tarifa cobrada é alta frente a qualidade do serviço prestado.
SERVIÇO PRESTADO PELOS SFD
Com o intuito conhecer o nível de consumo energético dos usuários destas instalações, o LSF-IEE/USP estabeleceu uma pesquisa de campo com a participação de algumas das famílias da localidade [11]. Para materializar esta pesquisa foi necessário utilizar medidores eletrônicos de Ampères-horas e uma metodologia de obtenção de dados adequada. Participaram da pesquisa 18 famílias de 4 comunidades rurais do Vale do Ribeira com características socioeconômicas e culturais diferentes [12].
Dessas 18 famílias, 4 estão localizadas na Ilha do Cardoso. Famílias 1 e 2 dispõem de sistemas obtidos através do programa ECOWATT, a família 3 não se acolheu ao programa, no entanto possui um sistema fotovoltaico adquirido com recursos próprios. A família 4 dispõe de um sistema que o LSF-IEE/USP instalou com a finalidade de demonstrar a funcionalidade e confiabilidade da tecnologia fotovoltaica. Na tabela IV estão relacionadas as principais características dos sistemas.
Os resultados das medições de consumo podem ser observadoas no histograma da figura 9. Pode-se notar que os consumos das famílias 1 e 2, mesmo dispondo de um sistema maior (proprograma ECOWATT) são inferiores aos das outras famílias 3 e 4 que possuem um sistema de menor potência.
Por outro lado, para conhecer o consumo nas instalações das outras famílias da região, a continuação são mostrados os resultados da pesquisa. Os dados correspondem às famílias que obtiveram maiores níveis de consumo em sua respectiva comunidade, cada uma dispondo de sistemas fotovoltaicos com distinta configuração. Assim a família 5 pertence à comunidades de Varadouro e a família 6 à comunidade de Retiro, ambas localizadas no município de Cananéia. Já a família 7 pertence à comunidade de Sítio Artur localizada no município de Ilha Comprida. As características das cargas e sistemas estão indicados na tabela V.
Os resultados das medições de consumo de todas estas famílias estão indicados na figura 10.
Observando as distintas configurações dos sistemas e das cargas, além dos níveis de consumo alcançados por estas famílias, podemos ver as grandes diferenças existentes com os sistemas do programa ECOWATT. No caso das famílias 5 e 6, seus consumos têm níveis parecidos às famílias 1 e 2 com sistemas do programa ECOWATT. Embora seus geradores fotovoltaicos tenham 70 e 48 Wp respectivamente, seus sistemas de acumulação são de 135 Ah. Por outro lado, a família 7 da comunidade de Sítio Artur, com um gerador de 110 Wp e uma bateria de 135 Ah, usufrui do uso de diversos eletrodomésticos já que dispõe de um inversor DC/AC de 75 W.
Em todos osestes 3 casos, o grau de satisfação destas famílias é muito alto assim como a confiabilidade na tecnologia, contrariamente ao que acontece com a maioria das famílias do programa ECOWATT. A situação fica mais crítica se considerarmos que muitas delas somente utilizam 2 lâmpadas fluorescentes de 9 W, sendo obrigadas a utilizarem velas e lamparinas para suprir esta deficiência.
7. COMENTÁRIOS E RECOMENDAÇÕES
Embora a concessionária tenha criado um programa inovador e com grandes chances de sucesso as observações apresentadas revelam que na hora de implantar o programa, não foram levados em conta uma série de outros fatores que, sem dúvida, poderiam garantir melhores resultados.
Em resumo, os problemas apresentados após a implantação guardam relação principalmente com:
- a configuração escolhida,
- a maneira como foram feitas as instalações sem levar em conta padrões mínimos de qualidade,
- a ausência de supervisão durante o processo de montagem e de monitoramento dos sistemas após implantação.
A desconsideração destes aspectos não encontram justificativa pois no âmbito da eletrificação convencional tais procedimentos são usuais e fazem parte dos padrões de qualidade das concessionárias. Para cada nova implantação cuidadosas licitações, supervisão técnica e controles de qualidade de equipamentos são efetuados, assim como planos de manutenção, rotinas de inspeção e treinamento de pessoal qualificado. A observância desses procedimentos na implantação do Programa ECOWATT conduziriam, sem dúvida, a melhores resultados.
Por outro lado, faltou também uma análise mais detalhada do comportamento de uma família caiçara e das diferenças de estrato social e econômico entre os moradores do Parque Estadual da Ilha do Cardoso. Estas diferenças levam a que cada família tenha um comportamento distinto perante a eletrificação o que ficara manifestado em sua demanda energética.
Adicionalmente, não foi definido um esquema claro de manutenção que permitisse, por um lado, reparar as falhas em curto espaço de tempo e, por outro, determinar com precisão quem é o responsável dos custos correspondentes aos equipamentos que devem ser repostos, como por exemplo os reatores queimados nos primeiros meses de uso.
Apesar de toda esta problemática, acreditamos que não há justificativa para abandonar o programa ECOWATT, ele reúne características relevantes para um programa de eletrificação de população dispersa.
Terminantemente, o programa merece uma revisão de seus objetivos e uma reestruturação dos sistemas instalados nos seguintes aspectos:
- substituição dos reguladores de carga,
- substituição das baterias,
- adequação da geração, acumulação e demanda,
- revisão da instalação elétrica,
- treinamento técnico em condições didáticas conforme previsto no contrato original.
Estas medidas poderão reverter a opinião negativa que dos usuários em relação ao programa e, certamente contribuirão para diminuição dos níveis de inadimplência observados. A problemática relatada não deve ser um fator que inibe a difusão da tecnologia fotovoltaica. O modelo proposto pela CESP guarda aspectos interessantes que merecem ser evoluídos a partir da experiência realizada.
REFERÊNCIAS
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[12] MORANTE F. E & ZILLES R.; Medidas de consumo em sistemas fotovoltaicos domiciliares; Anais do 3o Encontro de Energia no Meio Rural AGRENER 2000; Campinas, setembro 2000.
Endereço para correspondência
Zilles R.
e-mail: zilles@iee.usp.br
