An´ alise dos resultados financeiros

Finalizadas as considera¸c˜oes iniciais, avaliam-se quantitativa e qualitativamente os resul- tados dos 4 cen´arios estudados neste cap´ıtulo. O Anexo K serve como complemento dos resultados obtidos, que devem ser analisados tendo em conta a dura¸c˜ao do sistema solar fotovoltaico. A tabela 6.17 apresenta alguns parˆametros provenientes dos 4 cen´arios em estudo para o primeiro ano de produ¸c˜ao de energia por parte do sistema fotovoltaico de maneira a fornecer uma an´alise comparativa. Os valores apresentados sofrer˜ao altera¸c˜oes ao longo dos anos devido `a degrada¸c˜ao dos m´odulos, taxa de infla¸c˜ao anual e taxa do aumento anual de energia, resultados esses que se encontram tamb´em no Anexo K.

Tabela 6.17: Parˆametros de rentabilidade no primeiro ano de funcionamento

Parˆametro Cen´ario 1 Cen´ario 2 Cen´ario 3 Cen´ario 4 Investimento [e] 1 155 360 1 634 250 1 407 902 1 354 333 Poupan¸ca de energia [e] 202 137 214 275 206 765 213 616 Venda de energia `a rede [e] 4 638 0 252 244

Custos OM [e] 11 554 16 343 21 591 18 089

De facto, um sistema sem armazenamento possui naturalmente um custo de investimento mais baixo, apenas relativo ao investimento na potˆencia fotovoltaica instalada e inversores. Tamb´em os custos de opera¸c˜ao e manuten¸c˜ao s˜ao mais baixos dada a menor quantidade de equipamentos. Este cen´ario permite que a receita proveniente da venda de energia `a rede seja mais elevada em compara¸c˜ao com outros cen´arios, no entanto a poupan¸ca anual verificada ´e menor, j´a que o consumo por auto-alimenta¸c˜ao ´e menor devido `a incapacidade de utilizar energia gerada em per´ıodos de inexistˆencia de produ¸c˜ao.

A elevada capacidade de armazenamento das baterias faz com que o investimento seja avultado assim como os custos OM no cen´ario 2. No entanto, verifica-se uma poupan¸ca associada `a energia maior j´a que este ´e o cen´ario que permite um sistema mais aut´onomo relativamente `a rede, sendo que a energia el´etrica produzida tem uma fra¸c˜ao mais re- presentativa no consumo el´etrico da dessaliniza¸c˜ao e sem necessidade de vender `a rede o excedente de energia. Por´em, verifica-se que o dimensionamento efetuado para o banco de baterias, apesar de permitir um autoconsumo consider´avel possui custos muito elevados.

Os cen´arios 3 e 4 possuem investimentos semelhantes, no entanto o armazenamento h´ıbrido de energia permite custos de manuten¸c˜ao mais suaves. Tal se deve ao facto dos equipamentos respons´aveis pela produ¸c˜ao e posterior convers˜ao de hidrog´enio apresenta- rem custos OM elevados, em contraste com as baterias que possuem custos mais moderados relativamente ao investimento (ver tabela 6.15).

Identificados os fluxos financeiros gerados pelo sistema fotovoltaico no primeiro ano de funcionamento, com o intuito de promover uma tendˆencia de custos, importa agora analisar os principais indicadores de avalia¸c˜ao de investimentos nestes projetos e a sua evolu¸c˜ao ao longo da vida ´util do projeto (25 anos), obtidos de acordo com a sec¸c˜ao 3.6. O valor atual l´ıquido de cada cen´ario ´e exibido na figura 6.13, podendo se verificar o momento em que o investimento ´e compensado. O ano 0 corresponde ao instante inicial onde se procedem aos investimentos dos equipamentos sendo os reinvestimentos efetuados no in´ıcio do ano ap´os o t´ermino da vida ´util dos equipamentos.

Figura 6.13: Evolu¸c˜ao do VAL de cada cen´ario e verifica¸c˜ao do tempo de retorno.

Na tabela 6.18 encontram-se sumarizados os indicadores da avalia¸c˜ao financeira efetuada para cada cen´ario em estudo, relativos ao fim da vida ´util do projeto fotovoltaico.

Tabela 6.18: Indicadores de an´alise de investimentos dos cen´arios em estudo

Indicador Cen´ario 1 Cen´ario 2 Cen´ario 3 Cen´ario 4 VAL [e] 4 968 225 2 594 437 4 391 728 4 651 084 Payback [anos] 5,81 13,25 7,16 6,77 TIR [%] 18,02 7,96 14,24 15,23 LCOEa [e/kWh] ∗ 0,041 0,126 0,063 0,062 LCOEb [e/kWh] ∗∗ 0,045 0,129 0,068 0,064 ∗

Custo da energia tendo em conta a totalidade da energia anual produzida.

∗∗

Custo da energia tendo em conta o autoconsumo obtido para o consumo el´etrico.

Atrav´es da an´alise da figura 6.13 e tabela 6.18, observa-se que ´e no cen´ario 1 que se verifica o maior VAL e um menor tempo de retorno do investimento realizado. Neste caso de estudo o investimento ´e apenas vocacionado para os m´odulos fotovoltaicos e inversores, sendo a receita gerada pela venda de energia `a rede maior. No entanto, tal como foi verificado na sec¸c˜ao anterior, ´e o cen´ario com mais dependˆencia da rede el´etrica. Todos os restantes cen´arios tˆem custos de investimento muito superiores, especialmente o cen´ario 2, devido principalmente `a grande capacidade dos equipamentos de armazenamento de energia el´etrica. Como se tratam de elevadas quantidades de energia, os equipamentos s˜ao muito dispendiosos tendo ainda como agravante o aumento dos custos de opera¸c˜ao e manuten¸c˜ao e substitui¸c˜ao ao fim do seu per´ıodo de vida, apresentando por isso um per´ıodo de retorno do investimento mais elevado.

A azul na figura 6.13 encontra-se a evolu¸c˜ao do valor atual l´ıquido para o cen´ario de armazenamento em baterias do cen´ario 2, verificando-se que apenas depois de 13 anos ´e que

6.2. Avalia¸c˜ao financeira dos cen´arios

o projeto se torna rent´avel e gera excedente financeiro. Tal se deve `a elevada capacidade de armazenamento e ciclos de descarga e carga altos que fazem com que de 4 em 4 anos, se proceda `a renova¸c˜ao do banco de baterias. Trata-se por isso do cen´ario menos rent´avel, apesar de ser o cen´ario que permite uma maior independˆencia da rede.

O cen´ario 4 torna-se mais vantajoso relativamente ao cen´ario 3, com uma menor ca- pacidade de armazenamento no banco de baterias em rela¸c˜ao ao cen´ario 2 e uma menor potˆencia de opera¸c˜ao dos componentes respons´aveis pela produ¸c˜ao e convers˜ao de hidrog´e- nio, resultando num menor investimento, custos OM e substitui¸c˜oes programadas e, como consequˆencia, um per´ıodo de retorno mais r´apido. Apesar do eletrolisador, compressor e c´elulas de combust´ıvel terem maiores custos, como o n´umero de horas de funcionamento destes equipamentos n˜ao s˜ao elevados, as substitui¸c˜oes ocorrem s´o ap´os o d´ecimo sexto ano de funcionamento. Este cen´ario de utiliza¸c˜ao da energia tem igualmente uma autonomia consider´avel da rede e um retorno do investimento mais r´apido. O cen´ario 3 que utiliza exclusivamente o hidrog´enio produzido, para al´em de apresentar uma autonomia perante a rede menor que no cen´ario 4, apresenta custos mais elevados e por isso menor rentabili- dade no per´ıodo de vida visto que a tecnologia de produ¸c˜ao de hidrog´enio n˜ao apresenta ainda pre¸cos muito competitivos quer ao n´ıvel de equipamentos como manuten¸c˜ao. Na figura 6.13 apresenta-se a amarelo a evolu¸c˜ao do VAL do cen´ario 4, onde de 4 em 4 anos se promove a renova¸c˜ao do banco de baterias tal como no cen´ario 2. No entanto, como neste a capacidade ´e mais baixa, a poupan¸ca energ´etica associada ao autoconsumo rapidamente amortiza estes custos adicionais.

Relativamente `a taxa interna de rentabilidade, em todos os cen´arios s˜ao atingidos valores superiores `a taxa de atualiza¸c˜ao considerada, sendo por isso todos os casos de estudo economicamente vi´aveis. No entanto, verifica-se que o cen´ario 2, devido aos elevados custos de investimento, manuten¸c˜ao e substitui¸c˜ao apresenta um valor mais reduzido e por isso uma menor margem para eventuais subidas na taxa de infla¸c˜ao ou riscos associados ao projeto, especialmente na regi˜ao de Benguela onde estes podem ter uma express˜ao significativa. O cen´ario 1, devido ao menor investimento e manuten¸c˜ao, regista uma TIR mais elevada e por isso ´e naturalmente uma solu¸c˜ao com menor risco associado.

No que diz respeito ao custo da eletricidade produzida, este ser´a maior no cen´ario 2 devido ao elevado investimento tendo em conta a energia total produzida em corrente alternada ou a energia utilizada para autoconsumo da dessaliniza¸c˜ao. Mais se acrescenta que o LCOEa ´e o mais baixo dos estudados para o cen´ario 1, sem armazenamento de

energia el´etrica (0,041e/kWh) j´a que o denominador para os quatro cen´arios em estudo ´e igual mas o numerador representado pelos custos de investimento e manuten¸c˜ao s˜ao mais baixos como se pode averiguar pela an´alise da tabela 6.17. O custo tendo em conta a energia para a auto-alimenta¸c˜ao LCOEb obtida ´e tamb´em o mais baixo dos 4 cen´arios,

ou seja, apesar dos cen´arios de armazenamento de energia permitirem reduzir a energia vendida e requerida `a rede, armazenando-a e por conseguinte melhorar a auto-alimenta¸c˜ao do sistema, os custos a que se incorre para o efeito n˜ao s˜ao financeiramente compensadores relativamente ao cen´ario sem armazenamento.

Em conclus˜ao, todos os cen´arios em estudo, para al´em de permitirem cobrir o investi- mento geram excedentes financeiro, sendo os tempos de retorno de investimento relativa- mente curtos exceto no cen´ario 2, onde se pretendeu obter um sistema mais aut´onomo mas que acarreta custos muito elevados para tal. Uma medida a adotar passaria por diminuir

a capacidade de armazenamento do banco de baterias e dimensionar essa capacidade para uma determinada probabilidade de ocorrˆencia, tal como ocorreu no dimensionamento do eletrolisador j´a que o autoconsumo de elevadas quantidades de energia ainda n˜ao ´e um processo muito rent´avel. As tecnologias de armazenamento de energia el´etrica n˜ao apre- sentam ainda valores competitivos resultando em investimentos avultados, no entanto num sistema energ´etico sustent´avel, otimizado e eficiente, a capacidade de armazenar energia pode ser t˜ao importante como a capacidade de gerar energia, diminuindo os fluxos entre a rede e o sistema, promovendo o crescimento do autoconsumo.

Cap´ıtulo 7

An´alise comparativa dos resultados do sistema fotovoltaico

e da piscina solar

Terminada a an´alise detalhada do sistema fotovoltaico e poss´ıveis sistemas complementa- res, serve este cap´ıtulo para efetuar uma an´alise comparativa do trabalho realizado para o mesmo local em estudo, Benguela, com as mesmas condi¸c˜oes de ´area dispon´ıvel para o aproveitamento recorrendo a uma piscina solar.

O princ´ıpio b´asico de funcionamento de uma piscina solar coincide com um sistema fotovoltaico, na medida em que ambas as tecnologias aproveitam a radia¸c˜ao solar, no entanto a piscina solar armazena energia t´ermica enquanto que os m´odulos fotovoltaicos geram eletricidade instantaneamente. As piscinas solares artificiais traduzem assim uma forma mais simples de aproveitar a radia¸c˜ao solar para produzir e armazenar energia t´ermica. Estes aproveitamentos s˜ao efetuados em piscinas de pouca profundidade, com camadas de ´agua de diferente concentra¸c˜ao salina (Sayer et al., 2015). Apesar de algum foco na investiga¸c˜ao em produzir c´elulas fotovoltaicas mais eficientes e com pre¸co mais reduzido na convers˜ao da energia solar, o principal problema nos dias de hoje da tecnologia fotovoltaica assenta no armazenamento de energia el´etrica. A intermitˆencia dos padr˜oes de luz solar faz com que haja necessidade de se utilizar equipamentos capazes para esse efeito. Relativamente `a piscina solar, n˜ao existem problemas associados ao armazenamento de energia, sendo esta extra´ıda geralmente da ´ultima camada de maior salinidade (Costa, 2019).

7.1

Compara¸c˜ao energ´etica

O primeiro ano de funcionamento da piscina solar estudada na regi˜ao serve para arma- zenamento de energia t´ermica na ´ultima camada LCZ, do inglˆes Lower Convective Zone, terminando a ´agua salina com uma temperatura de 93,01 oC (Costa, 2019). Nos anos seguintes procede-se `a extra¸c˜ao de energia t´ermica, sendo que, pelos resultados obtidos no estudo, se conclui que a piscina funciona em regime permanente a partir do terceiro ano (Costa, 2019). Ora, o sistema fotovoltaico como possui uma tecnologia diferente, n˜ao necessita de acumula¸c˜ao de energia el´etrica para a mesma ser extra´ıda j´a que as c´elu- las fotovoltaicas produzem quase instantaneamente energia el´etrica em corrente cont´ınua e convertida para corrente alternada pelos inversores, sendo assim capaz de satisfazer um determinado consumo energ´etico. Contudo, caso seja necess´ario utilizar essa mesma energia em per´ıodos de insuficiˆencia de produ¸c˜ao, ´e imprescind´ıvel recorrer a sistemas de armazenamento de energia que encarecem muito o custo da instala¸c˜ao.

7.1.1 Gera¸c˜ao de energia el´etrica atrav´es do sistema fotovoltaico e ener-