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Como citar este trabajoAn. 6. Enc. Energ. Meio Rural 2006
Análise da substituição de sistema convencional de aquecimento elétrico por aquecimento solar em creches em Poços de Caldas-MG
Carlos Tadeu DantasI; Carlos Alberto MariotoniII
IEscola Técnica LIMASSIS -MG. ct.dantas@uol.com.br
IIGPESE-DRH/FEC/UNICAMP e NIPE/UNICAMP. cam@fec.unicamp.br
RESUMO
Situada no Sul de Minas Gerais, altitude média de 1186 m e população estimada em 170.000 habitantes Poços de Caldas é uma das cidades turísticas mais desenvolvidas de Minas Gerais. Além desta qualidade, que faz dela uma das melhores cidades em qualidade de vida do Brasil, medido pela IDH, a cidade apresenta um pólo educacional invejável às demais cidades da região sul. Com 91 instituições de ensino, do ensino infantil ao ensino superior, Poços de Caldas conta hoje com mais de 49.000 estudantes. Dessa população estudantil 1870 alunos representam a educação infantil lotadas em creches particulares ou municipais, denominadas Centro de Educação Infantil, CEI. Poços de Caldas possui geração própria de energia através do Departamento Municipal de Eletricidade, DME. A produção energética chega hoje a casa dos 58 MW atingindo 100% da população em 2005. A análise da substituição de sistema convencional de aquecimento elétrico por aquecimento solar em creches parte de um projeto inédito, com o objetivo de minimizar o consumo de energia desprendido durante os banhos das crianças que freqüentam as CEI. Inserido nesse contexto, este trabalho apresenta um estudo realizado neste projeto, após a implantação do referido sistema em quatro das onze creches que compõe o projeto inicial. Os dados foram coletados no DME e na Secretaria Municipal de Educação. Foram investigadas também as manifestações patológicas nos pontos de consumo de água das referidas creches bem como o estado de conservação dos sistemas de aquecimento solar implantado.
Palavras-chave: uso racional de energia, alternativa energética, energia solar
ABSTRACT
Located in the South of Minas Gerais, average altitude of 1186 m and population about 170.000 inhabitants Poços de Caldas is one of the most developed tourist cities of Minas Gerais. Beyond this quality, that makes it one of the best cities in quality of life in Brazil, measured for the IDH, the city presents an enviable educational polar region comparing to cities of the south region. With 91 institutions of education, from children´s education to superior education, Poços de Caldas has more than 49,000 students today. From this scholar population, 1870 pupils represent the children´s education in particular or municipal day-care centers, called CEI. Poços de Caldas has its own generation of energy through the Municipal Department of Electricity, DME. The energy production today arrives the house of 58 mW reaching 100% of the population in 2005. The analysis of the substitution of conventional system of electric heating for solar heating in day-care centers has left of an unknown project, with the objective to minimize the consumption of energy unfastened during the children´s baths who stay at CEI. In this context, this work presents a study carried through this project, after the implantation of the related system in four of the eleven day-care centers that the initial project composes. The data had been collected in the DME and the City department of Education. The pathological manifestations in the points of water consumption of the related day-care centers as well as the state of conservation of the systems of implanted solar heating had been investigated also.
Key-Word: rational use of energy, alternative energy, solar energy
1. Introdução
O Brasil ocupa hoje o 9º lugar mundial no consumo de energia elétrica, equivalente ao consumo da Califórnia, estado Norte-Americano 1º lugar no ranking mundial. Apesar das campanhas de uso racional de energia normalmente veiculadas nos órgãos de divulgação não terem um alcance desejável, visto que os consumos de energia tem constantemente aumentado nos horários de pico, e embora o horário de verão venha beneficiar em algumas regiões uma pequena redução no consumo, o Brasil tem como seu grande consumidor as industrias, responsáveis por 39% do consumo total. O setor residencial é responsável por 16% do consumo total. A energia elétrica é uma das fontes mais consumidas nas residências brasileiras e boa parte dela aplicada nos chuveiros elétricos. Esta energia abastece com banho quente cerca de 31.000.000 famílias brasileiras equivalente a 35% da energia produzida por Itaipu.
O Brasil apresenta uma boa insolação praticamente 365 dias por ano, energia limpa e disponível que pode ser usada diariamente. Poços de Caldas é servida por uma rede de energia elétrica própria que abastece sua população, sendo que 40% se destinam ao uso industrial e comercial. Suas principais usinas são: Antas I, Antas II, Rolador, Véu das Noivas e Bortolan. A energia consumida chega aos 343 MW dos 370 MW (DME, 2006) produzidos, e no momento não causa grandes preocupações, mesmo considerando um crescimento anual médio populacional de 2,16% ao ano (IBGE 2000). Ainda assim o Departamento Municipal de Eletricidade, DME, busca alternativas energéticas com o objetivo de minimizar o consumo direto da energia elétrica por ela produzida. Com este objetivo o DME iniciou em 2000, vários projetos que premiaram desde a simples substituição de lâmpadas residencias de incandescentes por fluorescentes compactas, até a substituição de sistemas convencionais de aquecimento elétrico por sistemas em aquecimento solar em creches, e outras instituições públicas como asilos e corpo de bombeiros. As autoridades municipais de Poços de Caldas tem conciliado de forma inteligente as questões dos recursos hídricos, da geração de energia e do turismo que tem fortes ligações com o meio rural.
A análise da substituição de sistema convencional de aquecimento elétrico por aquecimento solar em creches, com o objetivo minimizar o consumo de energia desprendido no horário de ponta, sem reduzir o nível de conforto dos consumidores beneficiados, é o grande desafio deste trabalho. Através dele, outras tipologias poderão também ser estudadas, cujo interesse comum é a conservação da energia e substituição por fontes energéticas renováveis mais adequadas.
2. Desenvolvimento teórico
O trabalho consiste num estudo de caso em quatro creches nas quais foram implantadas o sistema de aquecimento solar em substituição ao elétrico convencional. O projeto inicial denominada "Projeto Eficiência Energética" do DME em 2000 foi o de beneficiar quatro creches com um montante investido de R$59.060,00 equivalente a U$24.846,45 (Jan 2002). A instituições previstas foram as CEI, Lápis de Cor; Bem-te-Vi; Maria do Rosário e Santa Terezinha. Em 2004/2005 dando continuidade ao projeto seriam beneficiadas mais 7 creches e dois asilos com valor previsto de R$131.657,76 , U$48.907,04 (jan 2005).
A implantação do programa se baseou na substituição da rede hidráulica completa, da qual estava ligada diretamente com o uso da água nos banhos das crianças com idade inferior a 2 anos. A população média considerada, segundo a Secretaria Municipal de Educação, na época da implantação do programa era de 596 crianças para um total de 27 chuveiros, conforme tabela 1, abaixo.
A escolha das CEI foram priorizadas em conjunto com a Secretaria de Assistência Social da Prefeitura Municipal de Poços de Caldas. Ao final da implantação de todo o programa pretende-se atingir uma economia de energia elétrica da ordem de 78,99 MWh/ano e a demanda retirada da ponta de 48,114 Kw. Com estes investimentos e esta economia o DME irá:
- postergar a expansão do sistema elétrico e/ou a necessidade inicial de aquisição de menores quantidades de energia de outras concessionárias de energia elétrica;
- disponibilizar esta energia para atender a outros consumidores residenciais;
- contribuir com a racionalização do consumo de energia elétrica.
2.1 Elaboração dos instrumentos de coleta de dados
Na análise dos hábitos dos usuários de eletricidade no uso escolar foram utilizados as informações através funcionários da Secretaria ou de funcionários. Os hábitos dos usuários nas varias atividades desenvolvidas diariamente pela escola não foram considerados. Uma das dificuldades da pesquisa foi na visita às creches, isto devido à falta de um documento d hábil que pudesse identificar o interesse da pesquisa, mesmo depois de explicar e mostrar as identificações necessárias. Os dados abaixo poderiam melhorar a aceitação do sistema pelo beneficiados, embora a falta de informação seja geral pelos interessados.
a) Levantamento do perfil de consumo de água, incluindo temperatura da água, do ar e de horários de banho;
b) Identificação da satisfação por parte dos usuários do sistema após a substituição do mesmo;
c) Verificação da manutenção dos equipamentos da rede hidráulica substituídos bem como do aquecedor solar instalado, afinal eficiência e longevidade são duas variáveis consideradas sagradas no ambiente de coletores solares, em especial no de coletores fotovoltaicos .
3. Investigação de campo
3.1 Do uso da energia nas diversas atividades
A maioria da população desconhece alguma campanha de economia de energia através da imprensa, principalmente falada. Devido ser raro faltar energia na cidade de Poços, não se tem usado fontes alternativas de energia para outros fins, mas se propõem-se fazer, desde que possam ser atendidos, técnica e financeiramente. Nota-se que as atividades domiciliares como lavagem e passagem das roupas, uso dos aparelhos eletro/eletrônicos durante o dia normalmente, e principalmente, tomar-se banhos em horários considerados de pico pela ANEEL que é entre 18:00 e 21:00 h. O tempo de banho médio de uma pessoa fica em torno de 8 a 9 minutos/dia o que faz do chuveiro um dos vilões do consumo residencial.
Abaixo mostramos alguns consumos básicos de aparelhos eletrodomésticos cujo consumo é considerado dos mais altos.
Nas creches onde foram implantados o sistema alternativo de aquecimento solar, as população atingida são crianças que fazem uso exclusivamente do banho diário. Das quatro creches que compunham o projeto inicial em duas delas existem os demais eletrodoméstico, exceto o aquecedor elétrico central.
Embora não os estejam usando constantemente pode-se calcular o consumo médio mensal dos mesmos considerando a população das duas creches que foram monitoradas pela DME. No projeto considerou-se o chuveiro como o grande consumidor de energia. A figura 3.1 mostra a quantidade de alunos e o número de chuveiros das escolas monitoradas pela DME
Pelo uso dos aparelhos citados pode-se calcular o consumo médio mensal dos mesmos considerando-se a população das duas creches que foram monitoradas pela DME e que eventualmente faz uso dos equipamentos citados diariamente. A tabela 3.2 mostra o consumo mensal destes eletrodomésticos e, nota-se que o chuveiro aparece como o 2º maior consumidor.
4. Auditoria do consumo de energia nas creches
O período 2002/2003 foi o da implantação do sistema alternativo com a instalação do aquecedor solar nas creches e da adaptação do sistema hidráulico. O acesso a estas planilhas de investimento detalhadas não foi permitido. O consumo de energia antes de depois da substituição dos sistemas foi feito pela DME nos períodos de maio a agosto de 2003. A leitura do número do medidor nas duas creches foi efetuada às 17:00h do dia 28 abril de 2003 antes substituição do sistema alternativo e encerrada do dia 05 de maio de 2003 7 dias = 10080 minutos. A partir desta data passou-se a utilizar o sistema por aquecimento solar e procedeu-se nova medição no período de 18 de agosto a 25 de agosto de 2003, também por 7 dias, sendo os resultados apresentados na tabela 4.1 a seguir.
Nota:
- A redução de consumo por criança atendida foi da ordem de 2,10 e 1,19 KW para as CEI Bem - te - Vi e Santa Terezinha respectivamente;
- A redução de consumo por criança atendida por dia foi 0,2871 e 0,2557 KWh/dia para as CEI citadas;
- A redução de demanda por criança atendida em KW foi de 0,203 e 0,2050 para as CEI em estudo.
- A redução média de consumo foi de 0,2714 KWh/dia e a redução por criança atendida de 0,206 KW
Considerando os valores totais da redução do consumo por criança atendida por dia e a redução de demanda por criança, podemos estimar valores totais de economia e redução de demanda para quatro creches estudadas da seguinte maneira:
EEt = Ccd * Nc * Nd (KWh) e Rd = Dc * Nc (KW) onde:
EEt = Energia economizada total
Ccd = Redução de consumo por criança atendida por dia
Nc = Número total de crianças atendidas
Nd = Número total de dias letivos
Rd = Redução de demanda por criança atingida
Dc = Redução de demanda por criança atendida
Assim temos:
EEt = 0,2714 * 596 * 200 = 32.350,88 KWh
Rd = 0,206 * 596 = 122,77 KW
A partir do valor admitido para o KWh podemos calcular a economia feita durante o ano escolar considerado, 200 dias letivos, após a implantação do projeto nas quatro creches:
Economia = 32.350,88 * R$0,445 = R$ 14.396,14 (fonte DME 2003)
A tabela 4.2 relaciona os custos investidos em cada CEI considerando o sistema de aquecimento, alteração na rede hidráulica, mão de obra, etc. O investimento feito em cada CEI foi baseado no número de chuveiro que abastece a cada escola.
4.1 Do retorno de investimentos
A tabela 4.3 e 4.4 foi calculada a partir dos investimentos feitos e a economia advinda da redução do consumo de energia em função da substituição do sistema de aquecimento com taxa de correção de 18% ao ano para o investimento e de 12% ao ano para a amortização para a tabela 4.3 e 12,5% aa, inflação de 2003 e 5,7% inflação de 2004 para a tabela 4.4.
Resumo:
Investimento inicial: R$ 59.060,00
Período de retorno: 8 anos e 11 meses (1º caso)
Período de retorno: 6 anos e 7 meses e 12 dias(2º caso)
Um sistema de aquecimento solar tem a garantia esperada de 10 anos o que já proporcionaria ser o projeto um bom investimento.
5. Considerações finais
A substituição do sistema de aquecimento elétrico pelo sistema de aquecimento solar em creches municipais em Poços de Caldas - MG, pode atender a vários objetivos, dentre eles o que visa caracterizar o uso desta energia alternativa para outros empreendimentos. Os detalhes técnicos dos projetos implantados nas creches não foram objeto deste estudo, visto que não foi possível ter acesso aos mesmos. Os dados levantados em campo puderam comprovar estes fatos e, que um investimento, quando bem feito, pode trazer grandes vantagens para as concessionárias e contribuintes. Outros estudos, com outras tipos de energia alternativas, podem ser analisados em pesquisas futuras, principalmente com o uso do gás..
Assim pode-se dizer que projetos com energias alternativas podem, direta ou indiretamente, trazer benefícios também aos grandes consumidores, principalmente os industriais, poderes públicos e transportes que hoje são tidos como os grandes vilões do consumo. Sistemas alternativos como os implantados nas creches de Poços de Caldas mostram que a economia de energia conseguida, pode trazer outras vantagens significativas ao meio rural, principalmente, neste caso estudado, pois além de aliviar as cobranças sócio-energéticas sobre os recursos hídricos regionais, também contribuirá para a questão turístico-ambiental. Isto tudo somado à importante diminuição de custos e despesas com energia elétrica.
Desta forma, pode-se notar que projetos simples como este, que estimulam o uso de energias alternativas, podem contribuir para uma melhor convivência entre o meio rural e as atividades empresariais de turismo e geração de energia, além do ganho econômico-financeiro.
6. Bibliografia
ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica: Disponível em: http://www.aneel.com.br. Acesso em fev. 2006
DME - Departamento Municipal de Eletricidade: Eficiência energética. Disponível em: http://www.dme-pc.com.br/eficiência,htm . Acesso em fev. 2006
PALMEIRA, C. G.; - Retorno de Investimentos - Sistemas de mensuração. Qualitymark Editora; São Paulo, 2004, 112 p.
Ministério de Fazenda - Inflação acumulada. Disponível em: http://www.fazenda.gov.br/português/Real.htm . Acesso em fev. 2006
Prefeitura Municipal de Poços de Caldas - Secretaria Municipal de Educação e Cultura; Educação; Disponível em: http://www.pocosdecaldas.mg.gov.br/portal/content/view/25/91.htm . Acesso em fev. 2006
PROCEL; O Setor Residencial. Disponível na Internet: <http://www.eletrobrás.gov.br/procel. Acesso em: fev. 2006.
