7. Avaliação Económica do Projecto
7.3 Sistema Baseado na Solução Clássica
Nas secções anteriores finalizou-se a análise relativa às 3 primeiras alternativas de produção de energia à estação remota de telecomunicações, como descrito na Tabela 3.5. Pretende-se agora analisar as restantes alternativas e optar-se pela melhor solução técnica e económica, seja com base em energias renováveis, ou produção clássica.
Segue-se assim a avaliação da solução ligação à rede pública eléctrica, da possível utilização de um gerador diesel, e novamente a utilização da linha eléctrica mas agora com objectivo de se reduzir o banco de baterias.
7.3.1 Avaliação da Solução Ligação à Rede Pública Eléctrica
Facilmente se percebe que o investimento em energias renováveis analisado nas secções anteriores para alimentar a nossa estação remota está fortemente dependente da distância onde se encontra o ramal de acesso mais próximo em baixa tensão. Segue-se assim uma análise económica comparativa entre os custos de se instalar uma linha de baixa tensão até a estação remota, incluindo a factura a pagar à rede pública eléctrica durante o tempo de vida útil do empreendimento, e os custos obtidos na Tabela 7.2 da solução híbrida em São Pedro Velho.
Da secção 2.4, onde se fez uma abordagem superficial do transporte e distribuição da energia, estimou-se que o custo médio de um cabo torçada de baixa tensão ronda os 12€ por metro em instalações de dificuldade média. Uma vez que são esperadas complicações na passagem da linha à estação remota, porque esta se encontra numa localização de difícil acesso, iremos assumir um custo médio de 15€ por metro.
Quanto ao custo mensal da energia eléctrica a pagar à rede pública ao longo do tempo de vida útil do empreendimento, vamos recorrer ao fornecedor EDP23 que sugere para aplicações de baixo consumo a utilização de tarifas em baixa tensão até 2,3 kVA [15], e dentro desta gama, a potência a contratar que mais se adequa corresponde à tarifa simples de 1,15 kVA (da Tabela 7.2: 6,24MWh/8760h=0,71kW). A Tabela 7.8 resume assim os encargos mensais de se contratar a potência 1,15 kVA à EDP para o fornecimento energético à nossa estação remota.
Tabela 7.8 – Tarifa Simples 1,15 kVA de Potência Contratada – Tarifário 2009
23
Energias De Portugal
Tarifa Simples 1,15 kVA de Potência Contratada – Tarifário 2009 Encargos de Potência Contratada [€/Mês] 2,05
89
Donde facilmente se deduz a tarifa a pagar no final do primeiro ano, ainda não considerando a taxa de actualização,
Equação 7.14
Em que cons mêsm
E
corresponde à energia consumida pela nossa estação remota de telecomunicações, em cada mês; aqui assumimos ser igual à energia produzida da solução híbrida em São Pedro Velho (Ea=6,24MWh, Tabela 7.2).Devemos agora calcular o valor total da tarifa para o tempo de vida útil do empreendimento (20 anos) com base na taxa de actualização (5%), ou seja24,
Equação 7.15
Notar que, a alternativa 4 da Tabela 3.5 aqui em análise envolve também um conjunto de baterias a funcionar como protecção, isto é, em caso de falha da linha eléctrica deverá actuar o banco de baterias, além de que são muito úteis na absorção de distúrbios eléctricos protegendo assim a estação remota. Dada a elevada fiabilidade da rede pública eléctrica em Portugal devemos reduzir a autonomia do sistema face ao sistema híbrido dimensionado, e com isso diminuir o investimento. Admitamos assim, 6 horas de autonomia com a utilização de baterias da mesma marca Sonnenschein [13] e o modelo S12/17 G5 com custo aproximado de 80€ cada.
Seguindo o mesmo raciocínio do sistema híbrido, devemos assim adicionar 827€ para adquirir o banco de baterias (4 x S12/17 G5, substituídas de 5 em 5 anos), mais 250€ para adquirirmos o conversor AC/DC a ligar entre a rede pública eléctrica de baixa tensão (AC) e a estação remota (DC). Relativamente a este último, poder-se-ia utilizar o modelo PBDR480S48- A de 480W comercializado pela powerbox [14].
Quanto aos encargos de operação e manutenção vamos desprezá-lo uma vez que esta solução é constituída de reduzidas componentes (abdica dos painéis e das turbinas).
O investimento inicial actualizado vem assim dado por,
Equação 7.16
24 Com base nos conceitos dados nas Equação 7.4 e Equação 7.6 e admitindo preços constantes
(
E
)
Euros
T
m cons mês ano2,05
m0,1151
743
12 1 1=∑
+
×
≅
=⇔
+
=∑
= 20 1(1
)
1 j j ano Totala
T
T
Euros
C
C
I
i=
totalbat+
AC/DC=1.077
Euros
a
a
a
T
T
Total ano9.262
)
1
(
1
)
1
(
20 20 1≅
+
−
+
=
90
Adicionando agora os custos do investimento inicial, da construção da linha eléctrica de baixa tensão, e da tarifa total, e uma vez que procuramos perceber a partir de que distância o investimento na solução híbrida em São Pedro Velho se torna rentável face à ligação à rede pública eléctrica, a distância mínima vem assim dada por:
Equação 7.17
Em que Híbrida Total
C
corresponde ao custo total da solução híbrida (-VAL) dado na Tabela 7.2.Concluímos assim que, para distâncias acima dos 600 metros aproximadamente entre a estação remota de telecomunicações e a rede pública eléctrica, a aposta no investimento da solução híbrida em São Pedro Velho dada na secção 7.2.1 torna-se mais rentável, e portanto deve ser a opção a tomar. Mais, é pouco provável que as localizações destas estações remotas tenham o ramal de acesso de baixa tensão acessível a menos de 600m, o que reforça a decisão de se optar pela solução híbrida.
7.3.2 Avaliação da Utilização de um Gerador Diesel
Vejamos agora com mais detalhe a alternativa 5 da Tabela 3.5, ou seja, exactamente a situação da secção anterior mas considerando adicionalmente um gerador diesel.
Como mencionado na secção 3.2.1, a utilização deste sistema deve fazer-se, apenas e só, como sistema redundante onde o fornecimento eléctrico é incerto, e onde nem o banco de baterias consegue dar resposta.
Após algumas pesquisas a fabricantes de motores diesel, também designados de geradores a gasolina ou a diesel, verifica-se que o fornecedor GenPowerUsa [16] detém uma extensa gama destes produtos. Tendo em consideração a ordem de potência requerida pela nossa carga (aproximadamente 360W - Tabela 3.3), identificaram-se assim os seguintes geradores que correspondem às menores potências disponibilizadas por este fornecedor:
Tabela 7.9 – Geradores a Gasolina e a Diesel do Fornecedor GenPowerUsa
Gama Potência [kW] Combustível Autonomia [h] Preço Aprox. KIPORGENERATOR KGE2000Ti 2 Gasolina 4 650€ KIPORGENERATOR KGE3500Ti 3,5 Gasolina 5 850€ SDMOGENERATOR DX450 4 Diesel 10,9 1.100€
m
T
I
C
L
i Total Hibrida Total600
24
,
605
15
min=
≈
−
−
=
91
Embora os preços sejam convidativos para as potências apresentadas, estes sistemas apresentam uma autonomia extremamente reduzida para a aplicação em questão onde se exige uma produção constante de energia. Além de que, não é de todo exequível transportarmos diariamente combustível para alimentar este gerador. A opção de se instalar um enorme depósito de combustível também não é aceitável, seja pelo investimento, ou por razões ambientais. Notar ainda que esta solução acarreta manutenção regular a zonas por vezes muito tortuosas, como é o caso das estações remotas de telecomunicações.
Podemos concluir assim que a alternativa 5 não é solução em Portugal uma vez que a anterior, constituída pela linha eléctrica e baterias, satisfaz com fiabilidade a alimentação da nossa estação remota de telecomunicações. No entanto, em Países como Moçambique a opção deveria ser a sua utilização, com um custo adicional (relativo à secção anterior) do gerador a gasolina, ou a diesel, e pelo menos mais um controlador (electrónica de potência) que faça actuar o gerador quando necessário.
7.3.3 Utilização da Linha Eléctrica com Redução do Banco de Baterias
Pretende-se agora perceber até que ponto a utilização da linha eléctrica, que se assume estar junto à estação remota de São Pedro Velho, pode reduzir a capacidade do banco de baterias e assim diminuir o investimento. Tema este referente à alternativa 6 da Tabela 3.5, mas aplicável apenas ao sistema híbrido descrito na secção 7.2.1 uma vez que foi identificado como a melhor solução dentro das 3 primeiras alternativas de produção.
Assumindo assim o sistema híbrido descrito na secção 7.2.1, a implementação da linha eléctrica ao sistema exigirá ainda o conversor AC/DC de ligação entre a rede eléctrica e a estação, e a tarifa a pagar à EDP durante o tempo de vida útil do empreendimento. Notar que, e comparativamente à análise efectuada na secção 7.3.1, a tarifa a pagar aqui corresponde essencialmente ao encargo da potência contratada uma vez que se espera que o sistema híbrido seja energéticamente autónomo.
Passa-se assim a dispor de 2 sistemas de redundância (baterias e linha eléctrica), sendo que, podemos reduzir a autonomia do sistema relativo às baterias para apenas 6 horas (utilizando o mesmo modelo S12/17 G5 da secção 7.3.1), sem perca de fiabilidade. A actuação de toda a autonomia corresponderá a uma situação em que não há qualquer energia a ser produzida pelo sistema híbrido, e a linha eléctrica está em baixo, o que é muito pouco provável acontecer.
Seguindo o mesmo procedimento da ligação à rede pública eléctrica (secção 7.3.1), devemos assim adicionar 827€ para adquirir o banco de baterias (4 x S12/17 G5, substituídas de 5 em 5 anos), mais 250€ para adquirirmos o conversor AC/DC, mais a factura a pagar à EDP apenas relativa ao encargo de potência contratada. Mais uma vez, e por simplificação de cálculo, desprezamos os encargos de operação e manutenção sobre estas componentes, donde resulta:
92
Euros
C
C
I
bat AC DC total lin bat i=
+
/=1.077
+ 25 Equação 7.18Fazendo nova simulação no ficheiro Dimensionamento_Energético.xls em anexo (secção 9.2.1) para um armazenamento nulo, uma vez que está contemplado no cálculo anterior, o sistema híbrido seleccionado (secção 7.2.1) apresenta assim um investimento actualizado (- VAL) de 9.852€, que ao ser adicionado ao anterior resulta num total de 11.264€, francamente inferior ao valor encontrado para o sistema híbrido sem ligação à rede eléctrica (19.418€).
Donde se conclui que, a utilização da linha eléctrica nesta solução reduz fortemente o sistema de armazenamento que corresponde normalmente a maior fatia do investimento, sendo portanto economicamente melhor solução desde que a linha eléctrica esteja junto à estação remota de telecomunicações. Obviamente, e como se verificou na secção 7.3.1, se tivermos que construir uma linha de baixa tensão a uma distância superior a 600m, a solução técnica e economicamente mais rentável é a da utilização isolada do sistema híbrido descrito na secção 7.2.1.