GUARULHOS 2017
ROGÉRIO DE OLIVEIRA SOUZA
Guarulhos 2017
EFICIÊNCIA ENEGÉTICA EM ILUMINAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Anhanguera de Guarulhos, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
ROGÉRIO DE OLIVEIRA SOUZA
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM ILUMINAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Anhanguera de Guarulhos, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Especialista André Albuquerque
Prof. Especialista Eduardo Bonamine
Prof. Especialista Eduardo dos Santos Délia
Dedico este trabalho...
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pelas forças proporcionadas para alcançar este objetivo. Mãe, pai e esposa, que sempre transmitiram bom animo
para vencer os obstáculos.
A Faculdade Anhanguera de Guarulhos, aos docentes que por anos estiveram dando seu melhor para contribuir para a formação de todos alunos da turma.
Número total de folhas 38. Trabalho de Conclusão de Curso Engenharia Elétrica – Faculdade Anhanguera de Guarulhos, Guarulhos, 2017.
RESUMO
Este trabalho trata se de uma revisão bibliográfica que irá demonstrar técnicas de eficiência energética em sistemas de iluminação, informado ao consumidor dos benefícios que podem ser alcançados com a iluminação. A revisão aqui abordada tem como base programas de eficiência energética, revisões sobre o consumo e desperdício da energia elétrica no sistema de iluminação. O campo de iluminação no decorrer dos anos tem passado por inúmeras mudanças e na última década, teve como principal mudança o surgimento de uma nova tecnologia de mercado, usualmente conhecido como LED, onde este tipo de tecnologia permite ao seu usuário a realização de trabalhos com uma lâmpada de alta eficiência e baixo consumo de energia elétrica quando em comparação com lâmpadas tradicionais. Por se tratar de uma tecnologia recém-chegada no mercado, o custo deste tipo de lâmpada é de um valor alto isso levando em consideração as diversas outras lâmpadas existentes a venda. Porém, com o intenso investimento nos junto a esses estudos ao setor de iluminação, a propensão é que custo tenha uma queda considerável mês a mês e se torne cada vez mais acessível para todos que vejam nessa tecnologia uma grande oportunidade de economizar com a conta de energia elétrica. Neste trabalho foram apresentadas cenárias distintos com o uso da lâmpada LED, dentro da aplicação nos tipos de iluminação, sendo, residencial, comercial, industrial e publica isso através de revisões bibliográficas de literaturas, artigos técnicos, revistas eletrônicas e etc.
Palavras-chave: Eficiência Energética; Iluminação; Consumo; Impactos; Conscientização.
Souza, Rogério de Oliveira. Energy Efficiency in Lighting. 2017. Número total de folhas 38. Trabalho de Conclusão de Curso Engenharia Elétrica – Faculdade Anhanguera de Guarulhos, Guarulhos, 2017.
ABSTRACT
This work deals with a literature review that will demonstrate techniques of energy efficiency in lighting systems, informed to the consumer of the benefits that can be achieved with lighting. The review discussed here is based on energy efficiency programs, reviews on the consumption and waste of electricity in the lighting system. The field of lighting over the years has undergone many changes and in the last decade, the main change was the emergence of a new market technology, usually known as LED, where this type of technology allows its user to perform work with a lamp of high efficiency and low power consumption when compared to traditional lamps. Because it is a newly arrived technology in the market, the cost of this type of lamp is of a high value taking into consideration the several other existing lamps for sale. However, with the intense investment in these studies in the lighting industry, the propensity is that it will cost a considerable drop month by month and become increasingly accessible to all who see in this technology a great opportunity to save money with the account. electricity. In this work different scenarios were presented with the use of the LED lamp, within the application in the types of lighting, being, residential, commercial, industrial and public, this through bibliographical reviews of literatures, technical articles, electronic magazines and etc.
Tabela 1 – Comparativo de Diferentes Modelos de Lâmpadas ... 22
Tabela 2 – Demanda Consumidora por Setor no Brasil ... 25
Tabela 3 – Comparativo de Lâmpadas Tradicionais X Lâmpadas LED ¹ ... 26
Tabela 4 – Comparativo Econômico Iluminação Residencial ... 28
Tabela 5 – Comparativo Econômico Iluminação Comercial ... 29
Tabela 6 – Comparativo de Lâmpadas Tradicionais X Lâmpadas LED ²...30
Tabela 7 – Comparativo Econômico Iluminação Industrial...31
Tabela 8 – Comparativo de Lâmpadas Tradicionais X Lâmpadas LED ³...32
Tabela 9 – Comparativo Econômico Iluminação Pública...33
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ... 10
1. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO ... 12
2. ILUMINAÇÃO COM EFICIÊNCIA ... 18
2.1. A ILUMINAÇÃO DENTRO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA .... 19
2.1.1. O led ... 20
2.1.1.1. Impactos iniciais sobre a substituição por LED ... 22
3. LED NA ECONOMIA ENERGÉTICA ... 25
3.1. RESIDÊNCIAL ... 26
3.1.1. Comercial ... 29
3.1.1.1. Industrial ... 30
3.1.1.1.1. Público ... 32
4. Economia para a geração... 34
CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 35
INTRODUÇÃO
Este trabalho teve por objetivo o estudo de eficiência energética em sistemas de iluminação através de revisões bibliográficas, visando expor o uso econômico da iluminação, onde procurasse exemplificar o uso da energia elétrica através do uso de lâmpadas adequadas e que utilizem menos energia elétrica e sejam ainda mais eficientes.
O crescente consumo de energia elétrica foi em decorrência ao desenvolvimento populacional, e devido a isso, ocorreu um grande crescimento na quantidade de equipamentos eletrônicos e eletrodomésticos que foram sendo adquiridos dia após dia por essas pessoas e com isso as geradoras de energia elétrica estão cada vez mais próximas do seu ápice.
Com a utilização de revisões de situações reais a fim de servir de modelo na hora de tomar a decisão em optar por uma iluminação eficiente, podendo ajudar na escolha pelo que existe de melhor em termos de qualidade e economia na conta de energia elétrica, levando em consideração que o fator iluminação é um dos maiores custeios na conta mensal de energia elétrica. E que a economia que uma instalação eficiente possa gerar está entre 75% e 95% ao utilizar lâmpadas LED, deixando em evidencia à baixa no custo da conta de energia elétrica e também um enorme ganho a ser levado em consideração os custos com a manutenção desse tipo de iluminação seja em uma residência, comercio, indústria ou iluminação pública, isso devido o seu alto desempenho em termos de horas de trabalho.
Visando conter essa situação energética no setor da eletricidade sem causar dano à qualidade de vida, desenvolvimento econômico e sustentável tem sido comum os estímulos para o uso racional da energia elétrica. Sendo assim, como diminuir o consumo de energia elétrica?
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Analisar o sistema de energia elétrica tem-se como objetivo principal é encontrar ramificações do consumo de forma eficiente, tornando viável e ajustável de acordo com as necessidades atuais e vindouras através de indicadores e recursos moldáveis a fim de afetar diretamente o consumo e uso final da energia elétrica. Portanto alguns passos que foram tomados como objetivos específicos a seguir;
• Reconhecer alguns dos problemas existentes em instalações ineficientes;
• Esclarecer causas do alto consumo;
• Demonstrar os efeitos causados pelas mudanças.
O modelo de pesquisa seguido por este trabalho tratou se de uma revisão bibliográfica de literaturas, artigos científicos e dissertações, a fim de demonstrar melhorias que uma iluminação eficiente pode trazer de benefícios para o campo da eficiência energética. A coleta de material para este trabalho pode ser encontrada em buscas através de pesquisas acadêmicas e virtuais, através de sites, usando as palavras, eficiência, economia, custo, melhorias energéticas, iluminação, LED, consumo, inovação e benefício, sendo estas, das principais palavras chaves na busca por materiais que puderam servir de base para a realização deste trabalho.
1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO
O termo Eficiência Energética, consiste da relação entre a quantidade de energia empregada em uma atividade e aquela disponibilizada para sua realização, ou seja, é alcançar o máximo em aproveitamento do total da potência que é empregada para determinada tarefa, evitando ao máximo ocasionar as perdas evitando ao máximo as suas perdas (LEONELLI, 2007, p.126).
Exemplo:
Uma lâmpada ULTRA LED A60 14 watts (Watts - Medida de potência do Sistema Internacional de Unidades - SI), produz a mesma luminosidade de uma lâmpada incandescente de 100 watts, ou seja, com isso tem se um menor consumo de energia elétrica para se realizar o mesmo trabalho. Pois a lâmpada LED 14 watt consome menos energia elétrica quando comparada a de 100 watts incandescente.
As mudanças no sistema de iluminação estão cada vez mais presentes no dia a dia, a fonte de luz que até então dominava o mercado por inúmeras décadas vem sendo espremida de tal forma que até mesmo alguns modelos de sua fabricação foi cancelada em todo território nacional de acordo com o Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), é caso da lâmpada incandescente de 41 e 60 Watts, que está literalmente proibia de ser comercializada, desde de Julho de 2016, sujeita a penalidade a quem descumpra, porem a incandescentes de demais potencias tem um prazo maior para que seja suspensa as vendas (INMETRO, 2016). São inúmeras as alternativas de fonte luz existentes que estão à venda para o consumidor, porem a incandescente é que apresenta o pior rendimento se tratando de consumo de energia elétrica.
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Com a ‘’erradicação’’ desse tipo de lâmpada acontecendo pouco a pouco, as lâmpadas de maior eficiência terão cada vez mais espaço no mercado, e com isso, os consumidores terão uma vasta variedade de lâmpadas eficientes a serem usadas nas residências, indústrias, comércios, via pública e etc.
Um ponto de grande importância na solução do problema ligado a qualidade e eficiência quando trata se de iluminação, a mesma está claramente ligada ao uso racional de na utilização de energia elétrica, onde deve se buscar cada vez mais com sistemas de iluminação que consuma o menor de tensão possível e atenda às necessidades das pessoas que estejam em determinado ambiente, cujo cada qual tenha sua iluminação. Onde ocorre um erro frequente, pois pessoas leigas acabam por instalar uma quantidade excessiva de lâmpadas a fim de se obter uma iluminação eficaz.
Uma maneira de contribuição para a obtenção de um ambiente com iluminação eficiente é fazer uso, quando possível da iluminação natural, com aberturas de janelas e ou claraboias, podendo optar por um jardim de inverno, isso ajudara e muito na redução dos custos referente ao consumo de energia elétrica.
Como nos sistemas para obtenção de sistemas de iluminação natural, há outros sistemas que são capazes de minimizar os gastos com energia consumida pela iluminação, no uso de lâmpadas econômicas, controle de luz através de automação, além de outros diversos dispositivos disponíveis, que por sua vez ajudam na obtenção de uma iluminação adequada para cada situação do dia a dia
Quando é feito o uso de um sistema de uso de iluminação ineficiente as chances de contribuir de forma negativa com o desenvolvimento do planeta terra é grande. Sendo que essas podem ser irreversíveis.
A comodidade de se obter uma ótima iluminação a qualquer hora do dia, e permita que as pessoas que estejam ocupando o mesmo, sintam se como ao ar livre, permitindo com que a execução de determinada atividade, seja realizada com total tranquilidade e eficiência, podendo facilmente ser alcançada com o uso da tecnologia correta (JACOB, 2009, p.73).
A eficiência energética é uma parte importante do projeto da iluminação e para um profissional que trabalha nesta área existem preocupações que vão desde a mudança climática até o uso de materiais e sistemas sustentáveis, e exatamente este tema é abordado em um dos artigos mais recentes estudados no site, que foi publicado no site (Lighting and Technology) que aparece em forma de citação;
A eficiência energética é uma das mais importantes considerações para todos os profissionais da iluminação abrangendo questões que vão desde a ameaça da mudança climática pela queima de combustíveis fósseis até a sustentabilidade e disponibilidade de provedores de energia assim como o rápido aumento dos custos. Mas a essa eficiência deve-se equilibrar bem contra a necessidade de um ambiente bem iluminado que assegure produtividade, bem-estar, segurança e saúde as pessoas a que serve. Um ambiente bem iluminado deve fornecer tanto uma função visual e amenidade visual para a aplicação particular a arquitetura, juntamente com o uso eficiente da energia (LOE, 2009, p.173).
Ou seja, um projeto elaborado da forma correta, tende a trazer ótimas soluções para o sistema de iluminação que estará ligado diretamente ligado a soluções energéticas e eficientes, isso tudo contanto com o modelo de lâmpada que esteja dentro dos padrões de economia estabelecidos pelo Inmetro.
Para que se possa ter um ponto de luz aceso à por traz um trabalho enorme, que é o processo para que essa energia seja gerada, tendo isso em mente, deve ser de intenso pensamento de qual forma utilizar essa energia, sem que haja o desperdício por um uso inadequado. Daí uma das bases que se tem para que cada vez mais faça uso de equipamentos com total eficiência.
A iluminação pode chegar a cerca de 20% do consumo de toda energia elétrica, pode alcançar um aumento substancial ao tratar dos setores terciários, onde nos edifícios pode ultrapassar facilmente a margem de 50% de correspondência no consumo mensal, segundo dados de pesquisas realizadas em todo pais por órgãos competentes, isto devido ao uso irracional da energia elétrica com iluminação ineficiente.
No Brasil vem sendo adotadas medidas através do PROCEL, para o uso de energia elétrica de forma racional de energia elétrica (PROCEL, 2013).
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São inúmeras as legislações existentes que estão sendo discutidas pelos órgãos competentes para ajudarem a regular o setor energético do Brasil, porem nem todas têm em sua pauta todas as recomendações necessárias para o setor energético do pais em termos de iluminação.
Um modelo de lâmpada que vem sendo muito utilizado nos últimos anos tem sido as lâmpadas fluorescentes, que foram lançadas no mercado para ‘’substituir’’ as lâmpadas incandescentes, estas lâmpadas funcionam pelo aquecimento de dois eletrodos existentes em sua extremidade do bulbo (MOREIRA, 1999, p.75).
Da Silva (2009, p.57), em seu livro sobre iluminação, descreveu o fenômeno das lâmpadas fluorescente da seguinte forma:
[...] ocasionado pela passagem da corrente elétrica vinda por meio de um reator, provoca um jogo de elétrons dentro do tubo. Esse jogo de elétrons origina a vaporização de uma minúscula gota de mercúrio ou de outro componente, que transforma essa vaporização em luz visível, seja por meio da passagem por uma camada de fósforo, como no caso das fluorescentes, mercúrio puro ou lâmpadas mistas, seja diretamente, como no caso das lâmpadas de sódio ou metálicas.
A luz gerada numa lâmpada incandescente produz muito calor e apenas 10% da energia consumida é transformada em luz e os outros 90% são energia térmica, por isso se torna tão ineficiente energeticamente (DA SILVA, 2004, p.29).
No ano de 2014 com o aumento da tecnologia no mercado, tem sido cada vez mais comum encontrar lâmpadas eficientes, lâmpadas LED são o que há de melhor nos termos de eficiência energética, que sua tecnologia trata se de um diodo emissor de luz, que o mesmo passa a gerar com a passagem da corrente elétrica, sendo que 100% da energia consumida é aproveitada (Jornal O Estado de S. Paulo, p.18, 4 mar. 2014).
Um modelo de lâmpada que vem sendo muito utilizado nos últimos anos tem sido as lâmpadas fluorescentes, que foram lançadas no mercado para ‘’substituir’’ as lâmpadas incandescentes, estas lâmpadas funcionam pelo aquecimento de dois eletrodos existentes em sua extremidade do bulbo (MOREIRA, 1999, p.83).
A tecnologia LED está no hall da chamada tecnologia verde, isso devido atender aos critérios de uma boa tecnologia com total eficiência e que deixa de emitir poluentes como o gás carbônico, que é emitido em outros modelos de lâmpadas, com uma vida útil que pode chegar em até 50.000 horas ou mais, tem um ponto outro ponto forte quando comparado seu tempo de para que ocorra as devidas manutenções no sistema de iluminação, tem sua estrutura com uma resistência superior, podendo suportar impactos leves e vibrações, coisa que quando lâmpadas comuns são acometidas facilmente terão sua estrutura comprometida, levando a quebra ou a queima de seus componentes. Diferente das demais, a tecnologia está pronta para atender o usuário isso devido alcançar seu limite de luminosidade quase que de imediato, ou seja, sem demora em atender as necessidades dos usuários. Sua luz está isenta da emissão de raios infravermelho e raios ultravioletas, não emitem calor, auxiliando na conservação de objetos sensíveis a variações de temperatura em seu ambiente e ao contrário de lâmpadas existentes no mercado, não contem mercúrio toxico em sua composição (CIRIACO, 2009).
Vide abaixo alguns tópicos em que a tecnologia LED contribui na instalação (CARVALHO, 2017).
• Economia de energia.
• Baixo custo de manutenção. • Economia na instalação.
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Contribuição para a sustentabilidade e meio ambiente; • Diminuição da emissão de CO2.
• Utilização de componentes ecológicos. • Sustentabilidade.
• Menor risco de acidente.
Tem se uma estimativa referente à economia que empresas e governos possam ter uma economia muito significativa no consumo de energia elétrica apenas com o ato de substituir lâmpadas ineficientes por lâmpadas LED, ajudando, portanto, a diminuir na emissão de poluentes como o gás carbônico (PROCEL, 2016).
2 ILUMINAÇÃO COM EFICIÊNCIA
A exposição de alguns dos aspectos que estejam ligados às medidas de eficiência energética de forma direta dentro da iluminação. No ano de 2001 foi lançado no Brasil um programa com foco no incentivo econômico voltado ao setor energético, cujo objetivo principal está no consumo de energia elétrica, porém o setor da iluminação não foi a questão a ficar em evidencia (BICALHO, 2017).
A tecnologia LED é favorável no cenário de diminuição nos impactos ambientais, isso por se tratar de uma tecnologia limpa, pois seus raios de luz não emitem nenhum tipo de elemento toxico e em sua composição também não há nenhum elemento toxico, assim, podendo ser considerada como lixo comum para o descarte, por não necessitar de tratamento especial ao final de sua vida útil, para Santos (p. 104, 2010) “a diminuição da produção de resíduos tem uma ligação direta com a preservação do meio ambiente”.
Uma das alternativas que vem sendo buscada pelas organizações comerciais e cooperativas, na finalidade de economizar energia elétrica e reduzir a manutenção em suas instalações, está sendo com a substituição de lâmpadas tradicionais por lâmpadas de tecnologia LED. A lâmpada LED nos setores comerciais, residenciais, industriais e público irá passar por uma transição de inovação nos próximos anos que devera possibilitar na criação de produtos e sistemas um maior desempenho com relação à eficiência energética e dissipação térmica de calor durante o trabalho realizado para iluminar (BICALHO, 2017).
A venda no mercado desde o ano de 2013, a lâmpada LED tubular tem se apresentado rapidamente como alternativa economicamente viável, aumentando seu espaço dentro do setor da iluminação. Demonstrando mais economia e eficiência diante das demais disponíveis no mercado, lâmpadas tubulares fluorescentes, essa tecnologia tem causado o interesse de consumidores, que, com os aumentos recorrentes na tarifa de energia elétrica, buscam encontrar métodos para a redução de custos com a conta de energia elétrica.
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A substituição da iluminação convencional por iluminação em LED é totalmente viável quando comparada ao custo benefício que ela trará em retorno financeiro ao meio ambiente e também trará mais conforto e comodidade as pessoas que ali estão, proporciona resultados imediatos, simplicidade de operação e tem se mostrado atraente em termos de custos e benefícios.
Apesar de, à primeira vista, não ser a opção mais barata, as lâmpadas de LED geram uma economia considerável em longo prazo. A economia será sentida dependendo do uso da iluminação e dos outros aparelhos instalados na residência. Sem dúvida há economia, pois, a iluminação contribui com cerca de 5% em uma casa de padrão normal. Devido ao seu alto rendimento, o consumo pode ser de três a cinco vezes menores (VIEIRA, 2017).
2.1. A ILUMINAÇÃO DENTRO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Sabe se que a diminuição com os gastos na conta de energia elétrica tem impactado de forma direta o orçamento de financeiro, seja numa residência, industri9a, comercio e etc. A energia elétrica que é utilizada na iluminação chega a representar cerca de 20% do consumo em eletricidade dentro de uma residência. Tem se ainda que a iluminação é expressamente conectada à eficiência energética onde o modelo de lâmpada usada na instalação e o modo que é utilizada seja durante o dia ou durante a noite. Porem apenas no ano de 2010, que foi dado uma ênfase maior quanto o consumo com energia elétrica dentro do setor da iluminação residencial. Que com um ato jurídico foi determinado que partindo de julho de 2014 ficasse proibida de ser comercializadas as lâmpadas incandescentes de potências acima de 60 Watts, cuja não estivesse dentro dos níveis exigidos para uma eficiência energética aceitável (OLIVEIRA, 2015).
Com um aumento crescente nas tarifas de energia elétrica, a substituição das lâmpadas é de longe uma ótima ação a ser tomada para todos que buscam minimizar os custos com a energia elétrica. Sendo que com um processo grande de mobilização de trocas ocorrendo em todos os setores que fazem uso de lâmpadas tradicionais por lâmpadas LED, isso certamente que irá gerar um grande impacto dentro da eficiência energética.
2.1.1. O led
O primeiro dispositivo LED surgiu por volta dos anos 60, sendo produzidos nos laboratórios da GE, apresentavam como características a emissão de luz na cor vermelha e de baixa intensidade luminosa, por volta dos anos 70 com o desenvolvimento de novos materiais semicondutores surgiram os LEDs de cor verde e amarelo, além de uma melhora significativa na intensidade luminosa emitida pelo LED (MERIGO, 2012).
A tecnologia de lâmpadas LED é caracterizada por seu consumo baixo de energia elétrica, eficiência luminosa e alta possuir vida útil elevada. Este modelo de lâmpadas é formado pelos diodos emissores de luz, que em sua maioria montados com ligações em série e em paralelo, acoplados com conversores de corrente alternada para corrente continua. Essa tecnologia inovadora LED é um material semicondutor com junção P e N que ao ser polarizados da forma correta, faz com que a energia recebida seja transformada em luz, onde a luz que é exprimida pelo LED é de característica monocromática, tendo uma banda de frequência engajada junto ao espectro eletromagnético (SANTOS, 2010. p.73).
O LED possui suas classificações de acordo com sua aplicação, vide exemplos; • LED de potência: Modelo com alto brilho e de alto fluxo luminoso, tendo seu emprego mais comum em placas de sinalização de emergência, iluminação de adereços decorativos e junto a iluminação pública de vias. • LED indicativo: De uso comum em aparelhos eletroeletrônicos a fim de
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• LED de alto brilho: Tem um uso expressivo em dispositivos que requer uma visualização eficaz não importando a iluminação do ambiente, tais como, lanternas, semáforos, lâmpadas automotivas e semáforos de sinalização de trânsito.
O fato de o primeiro LED ser vermelho não foi uma opção estética, mas sim a cor que resultou do processo da construção de camadas de cristais semicondutores e da adição de químicos usados para determinar a cor do diodo emissor de luz. A mistura utilizada nos primeiros LEDs era fosforeto de arseneto de gálio, que produz naturalmente a tonalidade avermelhada - e por isso que está coloração foi a escolha padrão para muitas luzes indicadoras, principalmente durante os primeiros 10 anos de uso de LED (NAKAMURA, 2012).
Este modelo de lâmpada LED é a tecnologia mais avançada disponível do mercado. Sendo compostas 100% de material eletrônico, sendo que dia após dia tem se revelado mais e mais eficiente em termos energéticos. O comercio deste tipo de lâmpadas está a pleno vapor e com isso seu preço tem tido uma queda considerável, existem projeções otimistas perante a popularização de o LED tomar todo o mercado em pouco tempo, fazendo com que seja substituindo todas as lâmpadas fluorescentes e incandescentes que ainda estão em uso. A tecnologia LED alcançar até 50 vezes de vida útil quando comparada com a lâmpada incandescente e também pode gerar uma economia aproximada de 80% na conta mensal de energia elétrica (BONAFÉ, 2017).
2.1.1.1. Impactos iniciais sobre a substituição por LED
A seguir será demonstrado de forma revisional através de catálogos fornecido ao usuário pelos fabricantes, onde está abrangendo as lâmpadas mais utilizadas no período de 2012, um breve comparativo de lâmpadas LED com algumas existentes no mercado.
Tabela 1 - Comparativo de Diferentes Modelos de Lâmpadas
Fonte Luminosa Fluxo Luminoso (lm) Eficiência Luminosa (lm/W) Potência (W) Reprodução de Cor Vida Útil (horas) Incandescente 200 a 9.359 8 a 18 15 a 500 Muito Boa ~1000 Fluorescente Tubular 650 a 8.300 56 a 90 15 a 110 Regular/Boa ~7.500 Fluorescente Compacta 400 a 2.900 44 a 80 7 a 26 Muito Boa ~10.000 Vapor de Mercúrio 1.800 a 22.00 40 a 55 50 a 400 Regular ~15.000 Vapor de Sódio 5.600 a 125.00 60 a 80 70 a 1000 Baixa ~15.000 LED 200 a 9.500 35 a 100 5 a 120 Muito Boa ~50.000 Fonte: OSRAN (2015).
Verificando a tabela 1, pode se observar as diversas diferenças entre as lâmpadas mais comuns no mercado, primeiramente tem se o IRC (Índice de Reprodução de Cor). Onde de início, as lâmpadas passam por uma escala de trabalho com um bom índice de qualificação, exceto uma, que é a lâmpada em Vapor de Sódio, esta possui um inferior. No entanto, em um breve comparativo entre as lâmpadas de uso para a iluminação pública, sendo as de vapor de mercúrio e as de vapor de sódio,
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a lâmpada de mercúrio tem sua reprodução com um índice de cor melhorada em relação às demais. Ao tratar de eficiência em sistemas de iluminação, temo se números atípicos, no entanto, o melhor rendimento tem de a estar junto da lâmpada fluorescentes e LED. O LED sempre está em vantagem quando comparado sua vida útil com outra lâmpada qualquer, seja em iluminação residencial, publica, industrial e etc.
A economia de energia e a sustentabilidade são dois grandes motivadores para o uso eficiente da iluminação. O cenário energético é favorável a aplicações de tecnologias mais modernas e eficientes em função do crescente aumento dos preços da energia elétrica nos últimos anos e em função da busca por certificações de edificações como o LED, que objetivam disseminar práticas sustentáveis e ambientalmente corretas nas construções (STAROSTA; MESQUITA, 2013).
Com a crise que assombra o setor elétrico, a tecnologia LED tem em suas “mãos” a grande chance de abocanhar a cada dia, um espaço cada vez maior dentro do mercado de iluminação, pois essa tecnologia tem estado bem à frente de lâmpadas de comum comercialização no mercado da iluminação, seja no setor residencial, industrial, comercial e etc. Pois em pouco menos de um ano o LED passou a ser uma grande sacada no que se trata de economia, e tem ganhado fôlego com a queda de seu preço de venda para o consumidor, onde nos últimos 12 meses o seu custo foi bem barateado e isso tem tamanha importância para que essa tecnologia ganhe mais e mais mercado por todo território brasileiro (ABILUX, 2016).
Com o aumento crescente em busca por essa tecnologia os fabricantes brasileiros ganharam um impulso para poderem alavancar a produção da lâmpada LED, pois o país reduziu de 18% para 12% o valor de impostos cobrados para a aquisição de componentes importados para a produção da lâmpada e isso tem sido como um empurrão estimulador para que a indústria da iluminação venha a renascer no país (FERRARI, 2012).
No início do ano de 2015 o Inmetro realizou uma publicação, cujo fazia parte uma espécie de intimação onde continha uma data estipulada que iria até Dezembro do mesmo ano, onde informava aos importadores e fabricantes das lâmpadas LED, que deveriam realizar os devidos meios de legalização de seus processos de
certificação para que pudessem continuar a fabricar e vender seus itens produzidos dentro do mercado brasileiro. Visando assim, assegurar ao consumidor uma boa qualidade dos produtos fornecidos para o consumo na iluminação, tendo como meta a consolidação de um mercado 100% seguro a partindo do ano de 2016. Com essa publicação o Inmetro objetiva coibir os falsificadores deste tipo de tecnologia LED, cujo poderia estar lesando o consumidor fornecendo mercadorias fora dos padrões de economia que atendem a eficiência energética nos diversos sistemas de iluminação (INEE, 2017).
Uma das enormes vantagens ao zelar pela qualidade quanto a produção da lâmpada LED se dá por parte de sua eficiência de trabalho realizado que em condições adequadas de uso em uma instalação estável feita por uma profissional, sua vida útil pode chegar próximo as 25 mil horas de iluminação (BONAFÉ, 2017).
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3 LED NA ECONOMIA ENERGÉTICA
Será demonstrado através de revisões de catálogos fornecido por fabricante a diminuição no consumo da energia elétrica que pode ser alcançado com a substituição de lâmpadas tradicionais pela tecnologia LED, nos setores residenciais, comerciais, indústrias e público.
Em 2014 o consumo de energia elétrica no Brasil pode ser separado de acordo com sua demanda, veja a seguir os dados colhidos;
Tabela 2 - Demanda Consumidora por Setor no Brasil
Setor Consumo Porcentagem com Iluminação Valor de porcentagem média Consumo com Iluminação (GWh) Residencial 142.398 de 20% a 24% 22% 29.126 Comercial 89.839 de 40% a 44% 42% 37.731 Industrial 179.618 de 1% a 5% 3% 5.388 Iluminação pública 14.043 100% 100% 14.043 Total 415.900 86.290 Fonte: EPE (2015).
Dentro do setor energético residencial, a iluminação ocupa aproximadamente 24% de toda energia consumida por este setor. Para o comercio, a energia elétrica gasta com iluminação pode alcançar a marca dos 44% da eletricidade consumida para este setor. Na indústria a iluminação está entre 1% e 5% do consumo de energia elétrica neste setor. Já para o setor público 100% de sua energia consumida é gasta com iluminação (SENRA, 2015, p. 37).
3.1. RESIDENCIAL
No ano de 2014 o consumidor os brasileiros fizeram uso de aproximadamente 29.120 Giga Watts Hora em energia elétrica apenas com iluminação, levando em conta que neste período a iluminação das residências eram de maioria do tipo incandescente e fluorescentes compactas e tubular, uma empresa realizou uma simulação em um cenário idealizado onde ocorreu a substituição das lâmpadas tradicionais por lâmpadas LED (BARROS; BORELLI; GUEDRA, 2015).
A seguir pode ser visto os dados obtidos por simulação realizada por empresa;
Tabela 3 - Comparativo de lâmpadas tradicionais X lâmpada LED ¹
Tipo Código Potência (W) Fluxo
Luminoso (lm) Vida útil (hs) Lâmpada Incandescente CLAS A CL 40W 40 516 750 LED LED SUPERSTRA CLA 40W 7 500 25000 Fluorescente Tubular BASIC L18 W/765 18+21 (REATOR) 1050 10000 LED ST8-830 87850 10 900 40000 Fluorescente Compacta DULUX TWIST 15W/827 15 840 8000 LED LED SUPERSTAR CLA 60 10 800 25000 Fonte: OSRAN (2015).
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Como pode ser observado na tabela acima, a lâmpada LED sai em disparada a frente das lâmpadas tradicionais em termos de economia e eficiência. Lembrando que estes dados foram obtidos através de uma simulação onde o tempo de uso considerado foi de 8 horas no decorrer do dia. Partindo deste levantamento realizado pela empresa pode ser estipulado o custo efetivo com a energia empregada na iluminação no decorrer de um ano com a substituição por lâmpadas LED equivalentes, vide a seguir;
Tabela 4 - Comparativo Econômico Iluminação Residencial
Consumo Total (GWh) 29.126
Consumo incandescente – 60% (GWh) 17.476
Consumo fluorescente tubular – 10% (GWh) 2.913
Consumo fluorescente compacta – 30% (GWh) 2.913
Número de horas Lâmpadas acesas (hs) 2920
Consumo 1 lâmpada incandescente em 1 ano (GWh)
0,0001168
Quantidade lâmpadas Incandescente utilizadas em 2014
150 milhões
Consumo Lâmpada LED substituição Incandescente (GWh)
3.058
Potência economizada com a substituição (Gwh) 14.417
Consumo 1 lâmpada FT em 1 Ano (GWh) 0,00011388
Quantidade de Lâmpadas FT utilizadas 2014 ~25.600 milhões Consumo de lâmpadas LED em substituição às FT
(GWh)
747
Potência economizada com substituição (GWh) 2.166
Consumo de 1 lâmpada FC em 1 ano (GWh) 0,0000438
Quantidade de lâmpadas FC utilizadas 2014 ~200 milhões Consumo de lâmpadas LED em substituição às
FC (GWh)
5.825
Potência economizada com substituição (GWh) 2.913
Economia total residencial (GWh) 19.496
29
Fica claro a economia gerada após a substituição das lâmpadas tradicionais por lâmpadas LED, economia que chegou ao valor de 19.496 Giga Watts Hora, alcançando uma marca de 67% na comparação com o cenário do ano de 2014 (BARROS; BORELLI; GUEDRA, 2015).
3.1.1. Comercial
Em 2014, o setor comercial brasileiro teve um gasto com energia elétrica no setor da iluminação próximo dos 37.731 Giga Watts Hora, isso devido a iluminação deste setor ser praticamente toda feita por lâmpadas compactas e tubulares do tipo T5 e T8 e lâmpadas incandescentes, a seguir dados obtidos através da simulação realizada pela empresa após a substituição das lâmpadas tradicionais por lâmpadas LED (BARROS; BORELLI; GUEDRA, 2015).
A seguir segue tabela comparativa do setor de iluminação do setor comercial;
Tabela 5 - Comparativo Econômico Iluminação Comercial
Consumo Total (GWh) 37.731
Consumo Incanscente – 10% (GWh) 3.773
Consumo Fluorescente Tubular – 30% (GWh) 11.319
Consumo Fluorescente Compacta – 60% (GWh 22.639
N° de horas Lâmpadas acessas (hs) 4015
Consumo 1 lâmpada incandescente em 1 ano (GWh) 0,0001606 Quantidade lâmpadas incandescentes utilizadas em 2014 ~23 milhões Consumo de lâmpadas LED em substituição as incandescentes
(GWh)
660
Potência economizada com substituição (GWh) 3.113
Consumo 1 lâmpada fluorescente tubular em 1 ano (GWh)
0,000060225 Quantidade lâmpadas fluorescente tubular utilizada em 2014 72 milhões Consumo de lâmpadas LED em substituição às FT (GWh) 2.902
Potência economizada com substituição (GWh) 8.417 Consumo 1 lâmpada fluorescente compacta em 1 ano (GWh) 0,000060225 Quantidade lâmpadas fluorescente compacta utilizada em 2014 376 milhões Consumo de lâmpadas LED em substituição às FC (GWh) 15.092
Potência economizada com substituição (GWh) 7.546
Economia Total Comercial 19.076
Fonte: OSRAN (2015).
Na situação acima, foi considerado um período de uso com a iluminação num total de 11 horas diária, onde foi possível alcançar a marca dos 19.076 Giga Watts Hora de economia, o equivalente a 50,56% na comparação com o cenário do ano de 2014 (BARROS; BORELLI; GUEDRA, 2015).
3.1.1.1. Industrial
Em 2014, foi gasto no Brasil dentro do setor da industrial com iluminação aproximadamente 5.388 Giga Watts Hora. Levando em consideração que o setor industrial tem sua iluminação composta por lâmpadas do tipo fluorescente compacta e tubular, a seguir dados dos modelos mais usuais no setor industrial;
Tabela 6 - Comparativo de lâmpadas tradicionais X lâmpada LED ²
Tipo Código Potência (W)
Fluxo Luminoso (lm) Vida útil (hs) Fluorescente Tubular BASIC F032W/640 32+21(reator) 2350 12000 LED ST8-HB4-840 18 1900 40000 Fluorescente Compacta DULUXSTAR twist 15W/827 15 840 8000
LED LED SUPERSTAR
CLA 60
10 800 25000
31
A seguir tem os dados obtidos através de simulação realizada por empresa com a substituição das lâmpadas de uso tradicional dentro da indústria por lâmpadas LED;
Tabela 7 - Comparativo Econômico Iluminação Industrial
Consumo Total (GWh) 5.388
Consumo fluorescente tubular – 60% (GWh) 3.233
Consumo fluorescente compacta – 40% (GWh) 2.155
N° de horas lâmpadas acesas (hs) 5840
Consumo 1 lâmpada fluorescente tubular em 1 ano (GWh) 0.00030952 Quantidade lâmpadas fluorescentes tubular utilizada em 2014 ~10.5 milhões Consumo lâmpada LED em substituição às FT (GWh) 1.098
Potência economizada com a substituição (GWh) 2.135
Consumo 1 lâmpada fluorescente compacta em 1 ano (GWh) 0,0000876 Quantidade lâmpadas fluorescentes compacta utilizada em
2014
~24.6 milhões
Consumo lâmpada LED em substituição às FC (GWh) 1.437
Potência economizada com a substituição (GWh) 718
Economia Total Industrial (GWh) 2.853
Fonte: OSRAN (2015).
Para esta simulação foi adotado pela empresa um tempo médio de utilização da iluminação dentro da indústria de 16 horas por dia. Onde foi possível alcançar a marca dos 2.853 Giga Watts Hora de economia, o equivalente a 52,95% na comparação com o cenário do ano de 2014 (BARROS; BORELLI; GUEDRA, 2015).
3.1.1.1.1. Público
No ano de 2014, somente com iluminação pública o Brasil teve um gasto de aproximadamente 14.043 Giga Watts Hora. A iluminação pública neste período estava basicamente composta por lâmpadas de vapor de sódio e vapor metálico, e levando em consideração tal fato, a simulação realizada pela empresa se baseara nos dados obtidos destes modelos de lâmpadas, para que seja feita a comparação com lâmpadas LED (BARROS; BORELLI; GUEDRA, 2015).
A seguir dados comparativos entre as lâmpadas usadas no período de 2014 com as lâmpadas LED;
Tabela 8 - Comparativo de lâmpadas tradicionais X lâmpada LED ³
Tipo Código Potência (W) Fluxo Luminoso (lm) Vida útil (hs) Vapor de Mercúrio HWL 250 E40225 V 250 5600 5000
Vapor de Sódio SON – E 100W 100+30(reator) 9000 24000
LED VL – P90 28 2100 50000
33
A seguir tem os dados obtidos através de simulação realizada por empresa com a substituição das lâmpadas de uso tradicional dentro da indústria por lâmpadas LED;
Tabela 9 - Comparativo Econômico Iluminação Pública
Consumo Total (GWh) 14.043
Consumo vapor de sódio – 65% (GWh)
9.128
Consumo só vapor de mercúrio – 35% (GWh) 4.915
Número horas das lâmpadas acesas (hs)
4380
Consumo 1 lâmpada vapor de sódio em 1 ano (GWh)
0,0005694
Quantidade de lâmpadas Vapor de Sódio utilizado em 2014
~16 milhões
Consumo lâmpadas LED em substituição à de vapor de sódio (GWh)
1.966
Potência economizada com a substituição (GWh)
7.162
Consumo 1 Lâmpada vapor de mercúrio em 1 ano (GWh)
0,001095
Quantidade de lâmpadas vapor de mercúrio utilizado em 2014
4,5 milhões
Consumo lâmpadas LED em substituição as Vapor de Mercúrio (GWh) 550
Potência economizada com a substituição (GWh)
4.365
Economia Total Iluminação Pública (GWh) 11.526
Fonte: OSRAN (2015).
Para esta simulação foi adotado pela empresa um tempo médio de utilização da iluminação dentro da indústria de 12 horas por dia. Onde foi possível alcançar a marca dos 11.526 Giga Watts Hora de economia, o equivalente a 82,97% na comparação com o cenário do ano de 2014 (BARROS; BORELLI; GUEDRA; 2015).
4. Economia para a Geração
Conforme demonstrado anteriormente, uma simples troca de lâmpadas tradicionais por lâmpadas LED, pode trazer uma economia imensa em todos os setores que a mesma foi empregada, vide abaixo um quadro informativo com amostragem dos índices de economia que a tecnologia LED é capaz de alcançar;
Tabela 10 - Economia Setorial ao Usar o LED
Economia Total Setor Residencial 19.496 GWh
Economia Total Setor Comercial 19.076 GWh
Economia Total Setor Industrial 2.853 GWh
Economia Total Setor de Iluminação Pública 11.526 GWh
Economia Total 52.951 GWh
Fonte: OSRAN (2015).
Essa mudança pode facilmente atingir a marca dos 52.951 Giga Watts Hora de economia com energia elétrica (BARROS; BORELLI; GUEDRA; 2015).
Sendo assim encontra se no LED uma ótima maneira de evitar o desperdício de energia elétrica de forma inteligente e gerar uma economia bem vantajosa para aqueles que aderirem a essa tecnologia, sem que ocorra o comprometimento da produtividade e qualidade de vida das pessoas que estão nos ambientes mencionados (DANTAS, 2013).
35
CONSIDERAÇÃOES FINAIS
Este trabalho se propôs a esclarecer através de revisões bibliográficas qual o impacto causado no sistema energético brasileiro que pode ser causado através de uma simples ação de trocar a lâmpada tradicional por lâmpada de tecnologia LED. Foi avaliado, também, outros benefícios decorrentes do uso das lâmpadas LED, que apresentam uma forte tendência de mercado, pois oferecem vantagens em termos de durabilidade, eficiência energética, economia financeira e de custo ambiental.
Com o desperdício de energia elétrica devido à iluminação ineficiente é grande. A adoção de lâmpadas LED na iluminação irá estabelecer um novo patamar no que se refere à qualidade e eficiência energética nesse setor, pois uma lâmpada LED possui uma maior eficiência energética se comparadas às tecnologias atuais
Com o uso da tecnologia LED, muitas das necessidades da população pode ser atendida com uma expressiva diminuição da potência instalada na iluminação. Dentro do ponto observado das geradoras, a energia elétrica pode ser economizada, com algumas mudanças referente a utilização de novas tecnologias.
Este trabalho de conclusão de curso permite a percepção das vantagens do uso do LED em comparação com as lâmpadas tradicionais de uso em cada setor aqui mencionado e também, pode ser demostrado através de material disponibilizado para os clientes o quanto o uso deste tipo de tecnologia tem se destacado como uma nova opção de recurso energético para os sistemas de iluminação e consecutivamente para o sistema de geração de energia do Brasil, gerando uma grande economia com a energia elétrica e ajudando no consumo consciente da energia.
Sendo sugestões de trabalhos futuros, é disposto 2 citações: Estudo sobre a desgaste física de equipamentos e a vida útil dos componentes usados na fabricação das lâmpadas em LED; Estudo de viabilidade econômica sobre a energia resultante relacionada a utilização de ar condicionado para o resfriamento dos ambientes que fazem uso de lâmpadas tradicionais, que tem seu aquecimento causado pela energia térmica gerado por este tipo de lâmpada, ao tratar principalmente de lâmpadas incandescentes.
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