UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE AGRONOMIA ENGENHARIA DE ALIMENTOS
LOREN RAMOS SILVÉRIO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS DE GOIÁS
GOIÂNIA 2021
LOREN RAMOS SILVÉRIO
VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS DE GOIÁS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Goiás - UFG para obtenção do Grau de Bacharel em Engenharia de Alimentos.
Orientador(a): Prof. Dra. Adriana Régia Marques de Souza
GOIÂNIA 2021
Loren Ramos Silvério
VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS DE GOIÁS
Aprovado em 25 de maio de 2021, pela banca examinadora constituída pelos seguintes professores:
_____________________________________________________
Profª. Dra Adriana Régia Marques de Souza Universidade Federal de Goiás – UFG
Orientadora
_____________________________________________________
Prof. Dr. Miriam Fontes Araújo Silveira Universidade Federal de Goiás – UFG
Membro
_____________________________________________________
Prof. Dr. Maria Ássima Bittar Gonçalves Universidade Federal de Goiás – UFG
Membro
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, pela minha vida, por me guiar e proporcionar paciência e força para chegar até aqui e lutar pelos meus sonhos.
Agradeço aos meus pais que nunca mediram esforços para proporcionar o melhor pra mim, com todo amor, carinho, apoio e incentivos. Gratidão também, à minha avó que em momentos difíceis sempre ajudou na educação de seus netos. Hoje grande parte da mulher que me tornei devo a eles.
Agradeço também ao meu namorado, João Márcio, por ser meu porto seguro e minha calmaria nos momentos difíceis e ser motivo dos meus sorrisos mais sinceros, por sempre me apoiar e estar ao meu lado em todos os momentos, principalmente durante a realização desse trabalho.
Agradeço à minha orientadora, tutora, amiga, Profª. Dra. Adriana Régia por toda paciência e cuidado durante a realização deste trabalho e todos os ensinamentos durante a faculdade. Obrigada pela amizade que vai além da sala de aula, pelos momentos bons que compartilhamos e por ser essa mulher incrível e exemplo de força, dedicação e sabedoria.
Agradeço ao Programa de Educação Tutorial (PET) Engenharia de Alimentos da UFG, pelos quase dois anos de tutoria, e toda a bagagem transmitida durante a graduação e por me ajudar a me encontrar e me tornar uma profissional e pessoa melhor.
Agradeço a todos os amigos e familiares que me apoiaram e compartilharam os momentos bons e difíceis da graduação e da vida, sem vocês a caminhada seria árdua.
Um agradecimento especial a Dusol Engenharia Sustentável e todos os colaboradores por me apoiarem e ajudarem na elaboração deste trabalho, e por proporcionarem um mundo mais sustentável através da energia solar.
Por fim, não menos importante agradeço a todos os professores que fizeram parte de toda minha caminhada acadêmica, que compartilharam seu conhecimento e experiência de vida e me ajudaram chegar até aqui. Vocês são uma das razões de acreditar em um mundo melhor através da educação.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ... I LISTA DE TABELAS ... II LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ... III RESUMO ... V ABSTRACT ... VI
1. INTRODUÇÃO ... 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 3
2.1 Energia Solar Fotovoltaica ... 3
2.2 Energia Solar Térmica ... 5
2.3 Geração de calor renovável ... 6
2.4 Sistemas de Aquecimento Solar (SAS) ... 6
2.5 Impactos Econômicos ... 7
3. MATERIAIS E MÉTODOS ... 9
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 10
4.1 Indústrias goianas e o consumo de energia elétrica ... 10
4.2 Impactos ambientais ... 12
4.5 Eficiência Energética e principais incentivos ... 14
4.6 Indústrias de Alimentos de Goiás que aderiram à energia solar... 16
5. CONCLUSÃO ... 21
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 22
I LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Modelos de sistemas de geração distribuída de energia solar fotovoltaica on-grid e off-grid ... 3 Figura 2: Esquema de uma Usina Solar Fotovoltaica Centralizada ... 4 Figura 3: Questionário de avaliação acerca da implementação de energia solar em indústrias de alimentos em Goiás. ... 9 Figura 4: Consumo médio de energia no Sistema Interligado Nacional do estado de Goiás em indústrias de alimentos e bebidas. ... 11 Figura 5: Quantidades de sistemas de Geração Distribuída em Goiás por classe de consumo (A) e por fonte geradora em indústrias (B). ... 12 Figura 6: Ranking nacional dos dez estados com maior potência instalada de geração distribuída de energia solar. ... 16 Figura 7: Análise financeira sobre o retorno do investimento em energia solar. ... 18 Figura 8: Comparação do valor da tarifa elétrica antes e depois da instalação da energia solar nas três empresas entrevistadas. ... 19
II LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Orçamentos realizados em cinco empresas para implantação de energia solar em um laticínio no ano de 2021 ... 17
III LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABRASOL - Associação Brasileira de Energia Solar Térmica
ABRAVA - Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecedores
ABSOLAR - Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica
BEN - Balanço Energético Nacional CA - Corrente Alternada
CC - Corrente Contínua
CCEE - Câmera de Comercialização de Energia Elétrica CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente
CRESESB - Centro de Referência para Energia Solar e Eólica EPE - Empresa De Pesquisa Energética
ESF - Energia Solar Fotovoltaica ETC - Evacuated Tube Collector FPC - Flat Plate Collector GC - Geração Centralizada GD - Geração Distribuída
GTD - Geração, Transmissão E Distribuição
ICMS - Imposto sobre Operações relativas à Circulação de Mercadorias e sobre Prestações de Serviços de Transporte Interestadual, Intermunicipal e de Comunicação
IEA - International Energy Agency
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais IPEA - Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada KW - Kilowatt
MW - Megawatt
ONS - Operador Nacional de Sistema Elétrico PIB - Produto Interno Bruto
PJ – Petajoule
PNE - Plano Nacional de Energia
PROINFA - Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica REN - Resolução Normativa
SAS - Sistemas de Aquecimento Solar
IV SIN - Sistema Interligado Nacional
TEP - Tonelada Equivalente De Petróleo
V SILVERIO, L. R. Viabilidade de Implantação de Energia Solar em Indústrias de Alimentos em Goiás. Trabalho de Conclusão de Curso – Curso de Engenharia de Alimentos, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2021.
RESUMO
O setor industrial é responsável pelo consumo de 35% do total global de energia elétrica, e diante da crescente demanda optar por fontes não poluidoras e renováveis tem sido alvo de grandes pesquisas e investimentos, principalmente no setor solar. No Brasil toda a energia solar produzida representa 1% comparado às outras fontes. Goiás é um estado que se destaca entre as unidades federativas que possuem maior potencial energético solar, no entanto ainda não muito explorado, com isso o objetivo do trabalho foi avaliar economicamente a implantação de energia solar em indústrias de alimentos goianas. Foi realizado um levantamento acerca dos impactos ambientais e econômicos e realizada uma entrevista com três indústrias que aderiam a essa nova tecnologia. Pode-se observar que as tarifas energéticas são um dos principais motivos para o aumento da conta de energia, e que o impacto ambiental da instalação de uma usina solar comparado a outras fontes possui maiores vantagens, apesar de o investimento ser maior. É possível perceber que há vários incentivos governamentais e privados, como os programas de geração de créditos e diferentes tipos de financiamentos a fim de estimular a produção sustentável de energia. Apesar de ser pouco explorada nas indústrias goianas, a energia solar se apresenta como uma alternativa viável, gerando economia e autonomia em longo prazo, colaborando para a nova geração da indústria moderna.
Palavras-chave: Setor Industrial, Fonte Solar, Economia, Eficiência Energética.
VI ABSTRACT
The industrial sector is responsible for the consumption of 35% of the global total of electric energy, and in view of the growing demand, opting for non-polluting and renewable sources has been the target of great research and investments, mainly in the solar sector. In Brazil, all solar energy produced represents 1% compared to other sources. Goiás is a state that stands out among the federative units that have the greatest solar energy potential, however it is still not very explored, so the objective of the work was to economically evaluate the deployment of solar energy in food industries in Goiás. A survey was carried out about the environmental and economic impacts and an interview was conducted with three industries that adhered to this new technology. It can be seen that energy tariffs are one of the main reasons for the increase in the energy bill, and that the environmental impact of installing a solar plant compared to other sources has greater advantages, although the investment is greater. It is possible to see that there are several government and private incentives, such as credit generation programs and different types of financing in order to stimulate sustainable energy production. Despite being little explored in the industries of Goiás, solar energy presents itself as a viable alternative, generating savings and autonomy in the long term, collaborating for the new generation of modern industry.
Keywords: Industrial Sector, Solar Source, Economy, Energy Efficiency.
1 1. INTRODUÇÃO
O mundo é movido por energia, desde suas atividades mais simples, como aquecer uma dose de água até a produção de alimentos industrializados. Entretanto, uma parcela da população desconhece ou não se importa em conhecer a fonte e como é produzida a energia que abastece sua casa e é a principal responsável pelas atividades do dia a dia. Esse assunto tem gerado discussões a fim de esclarecer as características e consequências das fontes de geração de energia (PEREIRA, 2019).
As fontes de energia se dividem em renováveis (hídrica, solar, eólica) e não renováveis (combustíveis fósseis e energia nuclear). O mundo utiliza predominantemente fontes não renováveis, especialmente de petróleo e carvão mineral, para suprir a demanda da população.
Porém, os combustíveis fósseis usados como fonte de energia não renovável são prejudiciais à sustentabilidade do mundo, causam problemas climáticos além do risco de ser esgotado (SILVA, CARMO, 2017).
Em virtude disso, diante das discussões sobre as consequências da geração de energia por fontes poluidoras, e a necessidade de redução de gastos, o mercado de energia tem explorado e apresentado soluções para suprir a demanda e incentivar a sustentabilidade, porém ainda pouco explorada (PEREIRA, 2019).
De acordo com o Renewables Global (2020), dentre as energias renováveis, a energia solar foi a que apresentou maior crescimento e investimento no mundo durante os últimos anos.
E o setor industrial é responsável por quase 35% do total final consumido de energia global, excluindo os usos não energéticos de combustíveis fósseis.
Por ser um país naturalmente solar, o Brasil se destaca na disponibilidade de fornecer essa tecnologia como fonte de energia, com condições geográficas e climáticas favoráveis, além de sua imensa biodiversidade. De acordo com o Portal Solar (2021), Goiás se destaca entre os estados que possuem maior potencial energético, com capacidade de produzir 2000 a 2500 horas de insolação ao ano, acima da média nacional.
Segundo o U.S. Energy Information Administration (2021) no ano de 2020 o setor industrial foi responsável pelo consumo de 8,9% da energia solar fotovoltaica distribuída no mundo. No Brasil, de acordo com o BEN (2020), toda a energia solar produzida representa 1%
comparado às outras fontes energéticas, enquanto o setor industrial consumiu 36,5% de energia elétrica, sendo 7,6% para o setor de alimentos e bebidas.
Em Goiás, a implantação de energia solar como uma fonte alternativa de geração elétrica tem crescido e se expandido principalmente entre as residências, indústrias e o campo,
2 visto que o estado é um grande produtor agrícola e industrial. Todavia, mesmo que haja essa considerável expansão ainda é pequeno o porcentual de potência instalada se comparado às fontes hidrelétricas e termelétricas.
Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar o impacto econômico da implantação de energia solar em indústrias de alimentos do estado de Goiás.
3 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Energia Solar Fotovoltaica
A Energia Solar Fotovoltaica (ESF) é alcançada através da conversão direta da luz do sol em eletricidade, denominada Efeito Fotovoltaico. Descrito pelo físico francês Edmond Becquerel, em 1839, esse efeito é caracterizado pela presença de diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, gerada pela absorção da luz solar, ou seja, durante a interação dos raios solares com o material, há a liberação e transferência de elétrons que produz a diferença de potencial. A ESF é utilizada para geração de energia elétrica principalmente em residências com o intuito de substituir a energia fornecida pela concessionária ou cooperativa energética (SILVA, CARMO, 2017).
A forma de fornecimento e geração de ESF é dividida entre Energia Fotovoltaica Distribuída e Energia Fotovoltaica Centralizada. Segundo Bortoloto et al., (2017) há dois tipos de operações associados à geração distribuída: off-grid e on-grid (Figura 1). Já a operação Centralizada é caracterizada por uma usina ou parque solar de grande porte que fornece energia fotovoltaica para a rede elétrica (PEREIRA, 2019).
Os sistemas de operação off-grid são isolados e independentes da rede concessionária ou cooperativas, que usam baterias conectadas com o intuito de armazenar a energia captada.
O sistema é composto por módulos de geração de energia (inversores e controladores de carga) e por módulos de armazenagem de energia (baterias). O controlador de carga é responsável por evitar o acúmulo excessivo de carga energética nas baterias, as baterias armazenam a energia remanescente e o inversor converte a corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA) (ALVES, 2019).
Figura 1: Modelos de sistemas de geração distribuída de energia solar fotovoltaica on-grid e off-grid
Fonte: Strom Brasil (2021)
4 Diferentemente do sistema off-grid, os sistemas on-grid são conectados à rede elétrica.
Nesses tipos, o inversor converte as correntes CC em CA e sincroniza toda a geração com a rede pública. Sempre que houver um excedente de energia, este é enviada à rede convencional de distribuição pública, e o relógio medidor gira no sentido contrário gerando créditos para o consumidor (PEREIRA, 2019).
No Brasil, esses créditos gerados são em forma de desconto no valor da tarifa mensal de energia elétrica da residência, comércio ou indústria, sendo o pagamento somente das taxas obrigatórias da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) e da demanda contratada.
Segundo o Portal Solar (2021), o consumidor com sistemas on-grid consegue economizar até 95% nas contas de energias, além de ser vantajoso para aqueles que desejam um projeto próximo da rede de distribuição. Em contrapartida, aos consumidores com residências ou indústrias localizadas em locais distantes da rede de transmissão, os sistemas off-grid tornam- se vantajosos.
Segundo INPE (2017), na geração centralizada, as usinas de grande porte são instaladas no solo em uma estrutura metálica inclinada e fixa, ou movem-se ao longo da trajetória aparente do sol no eixo. A geração centralizada solar fotovoltaica é e deverá continuar sendo um dos principais pilares para o crescimento da fonte no país, apesar de não ser muito utilizada, ainda.
A maioria dos sistemas centralizados são montados no solo (Figura 2), mas podem ser estabelecidos em lagos, represas, ou mar, e são chamados de usinas solares flutuantes.
(PEREIRA, 2019). Atualmente tem-se montado usinas híbridas, ou seja, a utilização de outras usinas próximas, seja ela, eólica, hídrica ou outra fonte renovável (STRANGUETO, 2016).
Figura 2: Esquema de uma Usina Solar Fotovoltaica Centralizada
Fonte: oliytech solar (2018)
Assim como na geração distribuída, há a necessidade de equipamentos que transformem a radiação solar em energia elétrica, pois as placas solares produzem energia em
5 corrente contínua (CC) e o consumo e transmissão pela rede elétrica, em casa ou na indústria, se dá em corrente alternada (CA).
2.2 Energia Solar Térmica
A radiação solar também pode ser usada diretamente como energia térmica, para o aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica. Para o uso da energia solar térmica são utilizados coletores divididos em não concentradores (estacionários) ou concentradores solares.
(ANEEL, 2016). Os primeiros são comumente aplicados em residências e comércios (hotéis, clubes, hospitais, restaurantes etc.) para o aquecimento de água para o uso em geral. Já os concentradores solares são destinados a aplicações que demandam elevadas temperaturas, como nas indústrias (secagem de grãos, produção de vapor etc.) (MATOS, 2014).
A principal diferença dos dois tipos de coletores, além da sua aplicação, é a área e a faixa de temperatura que são utilizados. Os coletores estacionários ou não concentradores, a área onde a radiação é interceptada é a mesma que a área onde a radiação é absorvida; e os concentradores, focam a radiação direta em uma única área menor. (CRESESB, 2016). Os principais coletores do tipo estacionário são o coletor de placa plana (flat plate collector – FPC), o coletor parabólico composto (compound parabolic collector – CPC), e o coletor de tubo evacuado (evacuated tube collector – ETC) (CASCAES, 2019).
Os coletores tipo FPC são mais utilizados em faixas inferiores de temperatura, além de o seu design ser mais simples e mais barato. (SABIHA et al., 2015). Os coletores de tubo evacuado são formados por um conjunto de tubos em paralelo, o qual garante maior eficiência que o modelo FPC por conseguir captar a luz solar de vários ângulos. O tipo CPC é o mais caro dos modelos, e não recomendado para baixas taxas de captação solar (BARREDA, 2020).
Segundo Cascaes (2019) em um coletor tipo concentrador é utilizado espelhos ou lentes que captam a radiação antes de absorvê-la. São capazes de elevar há uma maior temperatura com a mesma área de um modelo FPC, por exemplo, pelo fato de possuírem rastreadores de um ou dois eixos. Os rastreadores são instrumentos acoplados concentrados com o simples objetivo de manter a superfície de conversão, sempre voltada para o Sol, em posição perpendicular aos raios solares (MAGALHÃES et al, 2018).
Uma das principais utilizações da energia térmica é para o aquecimento de água residencial, para banho, para piscina e para tal, são utilizados os Sistemas de Aquecimento Solar (SAS) (ABRASOL, 2021).
6 2.3 Geração de calor renovável
Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA) (2020), entre os anos de 2019 e 2020 a demanda de energia para calor diminuiu 3,1%, sendo que a produção de energia renovável para geração de calor diminuiu apenas 0,4% comparado aos outros períodos. Já a demanda total de energia elétrica diminuiu 2,2%, e quando comparada a produção aumentou 6,6%. Isso viabiliza que os contratos de longo prazo, o acesso prioritário à rede e a instalação contínua de novas usinas estão todos sustentando um forte crescimento da eletricidade renovável.
A geração de calor é o maior uso final de energia, respondendo por metade do consumo global de energia final, significativamente mais do que eletricidade (20%) e transporte (30%).
Cerca de 50% do calor total consumido em 2020 foi utilizado para processos industriais, outros 47% são consumidos em residências e aquecimento de água; o restante foi usado na agricultura, principalmente para aquecimento de estufas (IEA, 2020).
A China é o país que mais consome e gera calor por fonte renovável solar, seguido dos Estados Unidos, Oriente Médio, União Europeia e Índia. Juntos representam mais de 70% do crescimento. Porém este mercado sofre com a concorrência não apenas de bombas de calor, mas também de geração fotovoltaica (IEA SHC, 2016).
Apesar de um aumento consideravelmente grande, de até três vezes, até 2025, o aquecimento solar para processos industriais continua sendo um nicho de mercado pouco explorado, com um pouco menos de 40 PJ (petajoule) de consumo adicional projetado. Espera- se que metade desse crescimento seja na Índia e nos Estados Unidos, com a maioria das aplicações nos setores de alimentos e têxteis. (IEA, 2020)
2.4 Sistemas de Aquecimento Solar (SAS)
Os primeiros aquecedores solares surgiram por volta de 1970 no Brasil, seguindo exemplos de outros países, devido à crise do petróleo, e com isso começaram a ter maiores variações de modelo, qualidade e diferentes aplicações (SALES, 2017). De acordo com a Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecedores (ABRAVA, 2017), o Brasil tem um grande potencial de aproveitamento da energia solar. A Alemanha, um dos líderes em aproveitamento da energia solar para geração de energia elétrica, tem na sua região mais ensolarada 40% menos insolação do que a região menos ensolarada do Brasil (SALES, 2017).
Os sistemas convencionais de aquecimento de água por geração solar são simples e basicamente formados por reservatório de água fria, reservatório térmico, a rede de consumo e
7 o coletor solar. Ao estudar a eficiência e a capacidade do aquecimento de água por meio solares, nota-se a economia que poderia ser gerada, ao ser produzido em larga escala, além de ser uma fonte gratuita, limpa e sustentável (TAVARES; SOUZA, 2019).
Segundo a ABRASOL (2021), os aquecedores solares de água são quatro vezes mais eficientes que os painéis solares fotovoltaicos e atendem a aplicações residenciais de baixa até alta renda, comércios, serviços e principalmente industriais, sendo os mais indicados para uma redução significativa do consumo de energia, que sobrecarregam o Sistema Elétrico Brasileiro no horário de ponta (entre às 18h e às 21h).
A associação de sistemas de aquecimento solar (SAS), com sistemas industriais já existentes, para a geração de vapor d’água e água quente, é um instrumento de interesse para indústrias e governos, e pode ser enxergado como um passo importante em direção à sustentabilidade e à economia.
Cascaes (2019) compilou alguns estudos quantitativos realizados no mundo acerca do potencial de utilização de energia solar térmica em indústrias. Os principais fatores determinantes para a utilização desse tipo de projeto são: a faixa de temperatura utilizada, a demanda do setor, a área localizada, o total de energia térmica requerida, e os setores químicos e de alimentos foram avaliados com os de maior potencial de rendimento energético.
2.5 Impactos Econômicos
Ao falar de energia é necessário salientar a diferença entre as nomenclaturas. O consumo, ou a energia, é determinado pela potência utilizada multiplicada pelo tempo (KWh);
já a demanda máxima é toda a potência requerida num determinado instante (KW); e Fator de potência é um índice que indica qual é a relação entre a potência ativa e aparente consumidas (SILVA, 2018).
Desde 2003, em Goiás, a evolução tarifária sofreu um aumento de 110% acumulativo em todos os setores. O valor do kWh (unidade de medida de energia) em 2021 para o setor industrial é de R$ 0,5474 centavos, sendo a tarifa mais alta de todas as modalidades, sem contar os impostos municipais, estaduais e federais e o aumento da tarifa nos horários de pico (ENEL, 2021).
O setor industrial consome aproximadamente um terço da energia final para atendimento de seus processos produtivos. Até 2017 era o setor com maior consumo, mas com a redução da atividade econômica industrial entre 2014 e 2017 e da produção de açúcar em 2018, foi superado pelo setor de transportes. Em 2019 a energia produzida do sol, estava entre os 9,6% representantes do consumo final de energia industrial (EPE, 2021).
8 De acordo com o balanço energético do estado de Goiás realizado no ano de 2017, o consumo de energia do setor industrial no ano de 2016 foi de 1.982 x 103TEP (tonelada equivalente de petróleo), o que representa 19,1% de toda a energia consumida no estado no referido ano, sendo que 64% dessa energia (1.277 x 103 TEP) foi utilizada pela indústria de alimentos (BEGO, 2018).
Sistemas fotovoltaicos apresentam impactos socioambientais de baixa escala, possuem flexibilidade locacional e permite a aceleração da eletrificação em locais distantes com difícil acesso. Se há alguns anos era difícil e de alto custo adquirir um painel solar, com o passar do tempo os preços, tanto dos equipamentos quanto da instalação, tornaram-se acessíveis, com possibilidade de economia de 50 a 95% na conta de luz, e o investimento gasto na instalação das placas é pago pela economia gerada com a redução na conta (PORTAL SOLAR, 2017).
Ao se calcular a composição de custo de energia elétrica, seja em uma residência ou indústria, é necessário saber quais os itens pertencentes. O custo médio da energia elétrica pode ser dividido em cinco componentes: geração, transmissão e distribuição (GTD); perdas técnicas e não técnicas; encargos setoriais; bandeiras tarifárias; e tributos estaduais e federais. Em um estudo realizado desde 2011 pela Firjan (2017) para dimensionar quanto custa a energia elétrica para uma indústria de pequeno a médio porte, o valor atingido foi de R$ 504,00 por megawatt- hora (MWh), sem contar os impostos.
Em relação à energia solar, os custos mais onerosos decorrem da implantação dos sistemas, que dependem, sobretudo, da quantidade de placas solares necessárias para atender a demanda energética (DANTAS E POMPERMAYER, 2018). O IPEA estudou em 2018 a viabilidade econômica de sistemas fotovoltaicos (on-grid) no Brasil e simulou o preço final de três sistemas contendo seis, dez e dezoito placas que incluindo a instalação, suporte, placas, inversores e proteção foram de R$11.548,00, R$16.967,00 e R$27.458,00 respectivamente.
Em Goiás, no ano de 2018, o custo unitário médio da energia solar fotovoltaica (ESF), considerando a irradiação solar, variou entre R$0,39 e R$0,49 por kWh, o mesmo valor estimado para o Ceará e até mais barato que outros estados da região Nordeste onde a radiação solar é mais alta. E ainda, em todos os municípios do país a geração de ESF foi inferior à da energia fornecida pelas distribuidoras, na tarifa residencial incluindo tributos (DANTAS e POMPERMAYER, 2018).
9 3. MATERIAIS E MÉTODOS
Entre os meses de fevereiro e abril de 2021 foi realizado um levantamento acerca da implantação de energia solar em indústrias de alimentos do estado de Goiás. Os dados utilizados no estudo foram consultados em sites e órgãos reguladores em âmbito estadual e nacional, a saber, Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR), Associação Brasileira de Energia Solar Térmica (ABRASOL), Operador Nacional de Sistema Elétrico (ONS), Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), Portal da Indústria.
Os resultados das pesquisas foram agrupados e elucidados em gráficos, tabelas e figuras que permitiram uma melhor exploração do tema e uma breve apreciação analítica descritiva para identificar o potencial de aplicação de energia solar em processos nas indústrias de alimentos de Goiás.
Foi realizada uma entrevista para elucidação dos resultados com três indústrias alimentícias que aderiram à implantação de energia solar, e avaliada a economia e os benefícios da tecnologia. As perguntas feitas à administração das indústrias estão apresentadas na Figura 3.
Figura 3: Questionário de avaliação acerca da implementação de energia solar em indústrias de alimentos em Goiás.
10 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Indústrias goianas e o consumo de energia elétrica
Os principais processos e equipamentos que consomem energia térmica para uso na forma de aquecimento direto na indústria de alimentos e bebidas são os secadores e fornos. Já o calor de processo é utilizado no cozimento, destilação, evaporação, pasteurização/esterilização, e principalmente limpeza – lavagem a quente de máquinas e instalações, frequentemente com água em pressão elevada. Os principais processos consumidores de energia elétrica são refrigeração, resfriamento e condicionamento de ar. Para força motriz são extrusão, moagem, trituração ou pulverização e mistura (SILVA, 2018). A junção de todos esses processos consomem muita energia, elétrica ou térmica, e a inserção de energia solar térmica e fotovoltaica suprem essas demandas.
Segundo o Portal da Indústria (2021), Goiás possui um Produto Interno Bruto (PIB) industrial de R$ 36,1 bilhões, equivalente a 2,7% no país e a 20,8% do PIB do estado em 2018.
Destes 20,8%, o setor de produção de alimentos participa em 22,7%. Com relação à tarifa de energia, a indústria goiana paga a 9ª tarifa mais cara entre as unidades federativas (UF), sendo 6,3% a mais que a taxa média nacional. Goiás tem 10.812 indústrias de alimentos e bebidas, segundo a Econodata (2021).
De acordo com o CCEE (Câmera de Comercialização de Energia Elétrica) (2021), o consumo de energia no SIN (Sistema Interligado Nacional) em março de 2021 das indústrias de alimentos e bebidas, em Goiás, apresentou crescimento de 9% cada, em relação a março de 2019 (Figura 4). No mês foram consumidos 188,99 MWm (mega-watt médio) que representa 140608,56 MWh. Como o consumo é para todo o estado, ao dividir pelo número de empresas do ramo, estima-se um valor de 13 MWh para cada empresa.
Ao multiplicar o consumo pela tarifa industrial aplicada pela ENEL em 2021, percebe- se que em média o valor de uma conta de energia de uma empresa do ramo alimentício de pequeno a médio porte é de 7 a 10 mil reais por mês. Vale ressaltar que esse valor é uma média, retirando a demanda contratada na concessionária, que é o principal responsável por aumentar as contas de energia, além dos impostos e os adicionais de bandeira.
11 Figura 4: Consumo médio de energia no Sistema Interligado Nacional do estado de Goiás em indústrias de alimentos e bebidas.
Fonte: CCEE (2021)
De acordo com a ABSOLAR (2021), até março de 2021 Goiás assumiu o 6 ° lugar no ranking estatual de potência de Geração Distribuída (GD) com 170,9 MV (4% do total) instalado, sendo 9770 sistemas instalados em indústrias. Já no ranking Municipal, Goiânia está entre os 10 maiores municípios geradores de ESF com GD (7° lugar com 39,7 MV). Com relação à Geração Centralizada (GC) o estado está em 9° lugar, com 300 MV de potência instalada. Com relação a energia solar térmica não existem informações sobre o posicionamento da unidade federativa e a quantidade de usinas industriais instaladas. Esse fator pode ser relevante ao levar em consideração o potencial de crescimento da tecnologia e a economia que poderia ser gerada, tanto para produção elétrica, quanto para produção térmica.
Na Figura 5A é possível observar a quantidade de sistemas com Geração Distribuída instalados em Goiás e quais as fontes de geração em indústrias. Pode-se perceber que o setor industrial é pouco visado para implantação de GD (0,01%) quando comparado ao setor residencial com 73,8%, fator relevante a ser considerado já que as indústrias consomem mais de um terço de toda a energia produzida no estado. Quando analisado as fontes de geração de energia nas indústrias (Figura 5B), das 203 usinas instaladas, apenas uma utiliza como fonte o
12 bagaço de cana de açúcar, as demais utilizam o sol como gerador de energia. Ao analisar esses fatores percebe-se que mesmo com poucas usinas em setores industriais instaladas a fonte solar é a mais utilizada.
Figura 5: Quantidades de sistemas de Geração Distribuída em Goiás por classe de consumo (A) e por fonte geradora em indústrias (B).
Fonte: autor
4.2 Impactos ambientais
A Resolução 001/86 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) define impacto ambiental como qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam a saúde, a segurança e o bem-estar da população, as atividades sociais e econômicas, a biota, as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente e a qualidade dos recursos ambientais (CONAMA, 1986).
A energia solar é renovável e gera pouquíssimos impactos em relação a outras fontes de energia, como a hídrica, por exemplo. Uma vez que a segunda, apesar de possuir vantagens, como ser uma fonte de baixo custo e baixa flexibilidade operacional e produzir grandes quantidades de energia simultaneamente, afeta o meio ambiente durante a construção das usinas e de suas linhas de distribuição em função da impossibilidade de geração no local de
13 consumo, compromete a qualidade da água além de afetar a população humana, da fauna e flora do local.
Enquanto os impactos ambientais causados pela utilização da energia solar fotovoltaica estão, em sua maioria, relacionados à cadeia produtiva das células solares, devido ao potencial poluidor de matérias primas como o silício (DA ROSA, 2016). Porém, se o processo de fabricação das placas for adequado aos padrões ambientais, existe a possibilidade de controlar seu impacto (SILVA, 2018). Outra vantagem é que a geração de ESF é feita no local do consumo, não tendo, portanto, gastos com a transmissão da energia.
Ao comparar essas duas fontes de geração de energia em Goiás, hidrelétrica e solar, a utilização da fonte solar os impactos positivos se sobressaem dos negativos, tornando-a assim mais eficiente e recomendada para investimentos com visão de um futuro mais econômico e sustentável, com menor interferência na fauna e flora, maior valorização do empreendimento, flexibilidade de implantação e principalmente a possibilidade de geração de energia em lugares isolados e de difícil acesso.
Um estudo realizado por Silva, Shayani e De Oliveira (2018), analisou que em longo prazo, os impactos que as fontes hidrelétricas e termelétricas geram são mais relevantes, podendo influenciar negativamente e permanentemente por se tratarem de empreendimentos de grande porte. Já os empreendimentos referentes à energia solar, como são utilizados tecnologias recentes, pode-se controlar os estudos e os desenvolvimentos de células fotovoltaicas com elementos de baixo impacto ambiental.
A geração de energia solar distribuída é importante tanto a nível ambiental como econômico e operacional, pois diversifica a matriz energética e aproveita um recurso limpo e ilimitado. Além disso, ainda que a implantação seja onerosa, seu uso gera economia financeira, movimenta o mercado de fabricação, instalação e manutenção dos sistemas de geração de ESF, o que beneficia a indústria nacional.
Na entrevista com duas das três empresas, ao ser questionado o motivo da escolha de energia solar, uma respondeu que além da economia gerada, o fator impacto ambiental também foi importante na decisão, pois pensar em energia autossustentável e que gere o mínimo de impactos ambientais colabora para o avanço nas tendências da nova geração das indústrias – a Indústria 4.0. Outra empresa respondeu “Temos uma área de telhado muito boa que facilita a implementação de energia solar” o que corrobora para um fator positivo na flexibilidade de implantação de uma usina geradora de energia no local da indústria.
14 4.5 Eficiência Energética e principais incentivos
No atual cenário de um mercado cada vez mais globalizado e competitivo, reduzir custos operacionais e maximizar a produção é a vontade e o querer de toda a atividade industrial, que tem no uso da eletricidade um dos seus principais gastos financeiros, e que representa um insumo essencial para o desenvolvimento com qualidade e segurança de seus produtos, seja para iluminar, refrigerar, esquentar, mover máquinas, equipamentos e uma enorme gama de processos realizados cotidianamente em todos os setores da economia. Para isso a utilização da eficiência energética é um dos principais movimentos crescentes no ramo.
Eficiência Energética é um plano desenvolvido a fim de gerar maior qualidade ao consumo e geração de energia elétrica, ou seja, gerar a mesma quantidade de energia com menos recursos não renováveis e realizar o mesmo trabalho com menos energia (EPE, 2021).
Indústrias e comércios cada dia mais vem se adaptando e se informando sobre como utilizar esses novos modelos ao seu favor, para que sejam produzidos e mantidos alimentos com a mesma qualidade e com menor custo, utilizando energia limpa e renovável.
De acordo com análise do Plano Nacional de Energia – PNE 2030, o setor de Alimentos e Bebidas é cotado como um dos grandes potenciais dentro da indústria para utilização da eficientização, principalmente pelos processos de geração de ar comprimido no envase de produtos, na necessidade de elevar a temperatura para pasteurização, no próprio aquecimento e cozimento do alimento, no uso de câmeras frias, além dos motores elétricos, que movimentam esteiras e máquinas, que representa os custos mais elevados do seguimento.
No Brasil foram implementados estímulos a investimentos em energia limpa, e dentre as quatro que tiveram maior investimento em 2019, está a energia solar e eólica, as quais foram investidos 202,8 milhões de dólares, atrás dos biocombustíveis (1156,1 milhões de dólares) e redes elétricas (229,2 milhões de dólares). Além de gerar grande economia o estímulo econômico possui grande potencial gerador de empregos, em média 18 empregos por cada milhão de dólares investido (IEA, 2020).
Em 2002 foi criado com o intuito de incentivar o aproveitamento das fontes eólicas, biomassa e pequenas centrais hidrelétricas (PCH) disponíveis na matriz energética brasileira, o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA) que privilegia empreendedores que não possuem vínculos societários com concessionárias de geração, transmissão ou distribuição de energia elétrica. (ANEEL, 2017). Porém, mesmo com o grande potencial existente no Brasil, a fonte solar não foi considerada no programa, e um dos motivos pode ser o alto investimento inicial necessário.
15 Em 2012, foi publicada a Resolução Normativa – REN nº 482 com o objetivo de reduzir as barreiras de conexão da micro e mini geração distribuída, e criar um ambiente em que esse tipo de geração de pequeno porte pudesse se viabilizar. Nessa resolução foi criado o sistema de geração de créditos (Sistema de Compensação de Energia Elétrica), porém há grandes discussões se esse modelo beneficia ou prejudica os geradores de energia própria. Por isso está em tramitação um projeto de lei que divide em categorias os tratamentos do sistema de compensação beneficiando todos os produtores de GD.
Em 2017 o governo de Goiás, criou o programa Goiás Solar, com objetivo de promover a micro geração e mini geração distribuída a partir de energia solar fotovoltaica, viabilizando a atração e o fomento de empreendimentos, em áreas urbanas e rurais. No final do primeiro ano o estado já havia subido de 16° para 9° lugar no ranking nacional de geração distribuída, e em 2021 em 6° lugar. Os beneficiários diretos do Programa são os consumidores, trabalhadores, empresas de geração distribuída e centralizada, empresas prestadoras de serviço, Estado e municípios. Os principais incentivos do programa são referentes à tributação: isenção do ICMS para aqueles que geram sua própria energia de até 1MW, isenção de ICMS na fabricação de placas fotovoltaicas; ampliação do financiamento de R$ 50 mil para até R$ 400 mil; licença ambiental simplificada; fortalecimento da cadeia produtiva e educação e comunicação sobre o assunto (SECRETARIA DE ESTADO DE MEIO AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL, 2018).
De acordo com a Figura 6 pode-se perceber que Minas Gerais é o estado com maior potência instalada de geração distribuída de energia solar, seguido do Rio Grande do Sul, São Paulo, Mato Grosso e Paraná e por fim Goiás. Minas se mantem em primeiro lugar desde o ultimo ano por possuir a melhor legislação do segmento e os incentivos mais efetivos à geração de energia solar no Brasil, a redução de impostos sobre a instalação e os equipamentos, além de que a tarifa mineira também é uma das maiores, como a tarifa goiana.
Apesar do Rio Grande do Sul não pertencer ao cinturão de calor do país, a radiação solar sobre o estado é intensa e uniforme. A baixa dos valores dos equipamentos e mão de obra, os incentivos governamentais com o intuito de desonerar a geração de energia limpa, a criação de mecanismos que viabilizem a produção, a instalação e a integração da energia solar fotovoltaica nas redes de distribuição e/ou transmissão de energia elétrica desde 2016 mantem o estado como o segundo com maior potência instalada.
16 Figura 6: Ranking nacional dos dez estados com maior potência instalada de geração distribuída de energia solar.
Fonte: autor
Portanto, percebe-se que apesar do alto investimento na implantação de energia solar, os governos dos estados tentam criar incentivos para aumentar a geração de energia com fontes renováveis, visando o futuro da energia de maior qualidade e limpa, reduzindo gastos e aumentando a produtividade das indústrias. Pois apesar do estado de Goiás receber uma parte considerável de impostos na geração de energia por meio da concessionária, atualmente a mesma não é estatal, mas privatizada, o que contribui para o aumento dos incentivos do governo.
4.6 Indústrias de Alimentos de Goiás que aderiram à energia solar
Na pesquisa realizada com as três indústrias que aderiram o uso de energia solar, a fim de diminuir o gasto com tarifas e consequentemente contribuir com a sustentabilidade, duas já possuem usinas instaladas e em funcionamento desde 2019 (Indústria 1 e 2), e a outra está em fase de captação de recursos/financiamento e orçamento com empresas (Indústria 3). Os seguimentos das primeiras indústrias são de sorvetes, grandes consumidoras de energia para refrigeração, a terceira é um laticínio de pequeno a médio porte.
Ao sinalizar o interesse em aderir a essa tecnologia é necessário procurar empresas aptas e regulamentadas para realizar a instalação correta. No Brasil existem mais de vinte mil empresas especializadas, sendo que em média 70 estão localizadas apenas em Goiânia/Goiás.
17 O site do Portal Solar fornece uma lista de empresas, com contatos, números de projetos verificados e kWp que foram instalados, além de informar se a empresa utiliza métodos de financiamentos.
O laticínio localizado em Caturaí/GO realizou seis orçamentos com diferentes empresas no intuito de escolher o projeto com melhor custo benefício. O valor médio da conta de energia deste laticínio é de R$ 4.000,00 com consumo médio de 5000 kW/mês. Dos cinco orçamentos (Tabela 1), foi escolhido o da empresa 5, por ser realizado via financiamento bancário em quarenta e oito vezes, e pelas parcelas serem próximas ao valor que pagariam por mês de energia elétrica da rede.
Tabela 1: Orçamentos realizados em cinco empresas para implantação de energia solar em um laticínio no ano de 2021.
Empresa Capacidade do Projeto (kWp)
Valor total do Projeto
1 27,6 R$ 150.811,72
2 42,24 R$ 155.000,00
3 35,04 R$ 151.184,52
4 40,26 R$ 177.979,82
5 38,18 R$ 179.693,00
6 42,21 R$ 151.956,00
É necessário salientar que a qualidade e a capacidade do sistema em kWp ser maior, não necessariamente produzirá mais energia solar. Os fatores que influenciam são a qualidade do equipamento, a quantidade e a potência total dos módulos solares (PORTAL SOLAR, 2021). Um fator interessante das propostas comerciais enviadas das empresas é a análise financeira da economia e em quanto tempo terá retorno após a finalização da instalação. Na Figura 7, pode-se observar uma análise financeira que uma das empresas fez para o laticínio em Caturaí. Percebe-se que a partir do quarto ano o caixa começa a ficar positivo novamente, sinalizando um retorno financeiro após a instalação.
18 Figura 7: Análise financeira sobre o retorno do investimento em energia solar.
Fonte: autor
O valor do investimento para implantação da usina nas Indústrias 1 e 2 foi respectivamente R$1.000.000,00 e R$460.000,00 reais. Após o funcionamento da usina solar é possível ver uma queda significativa do valor da tarifa de energia das empresas (Figura 8).
Pode-se observar que a Indústria 1 diminuiu 80% o valor da tarifa passando a pagar somente a demanda contratada na concessionária, já a Indústria 2 reduziu 82,35% sua tarifa. A Indústria 3 (laticínio) não apresenta gastos pós implantação da usina pois durante a pesquisa, a mesma estava em processo de captação e não havia iniciado a instalação.
19 Figura 8: Comparação do valor da tarifa elétrica antes e depois da instalação da energia solar nas três empresas entrevistadas.
Fonte: autor
Ao implantar uma usina solar em indústrias que se enquadram no Grupo A de consumo, é necessário um estudo para avaliar qual a melhor opção a ser escolhida, visto que a demanda contratada é um custo fixo da conta de energia. Um estudo de caso feito pela BlueSol (2017) em uma indústria em São Paulo que pagava em média R$77.000,00 reais na fatura de energia, apresentou duas opções viáveis para implantação da usina solar, a primeira solicitando o aumento da demanda contratada da indústria para que a usina montada produzisse a quantidade consumida no período fora de ponta. A segunda opção foi manter a demanda contratada e escolher uma usina que produzisse somente o valor consumido fora de ponta. Nas duas alternativas apresentadas foi possível ver uma redução significativa do valor da tarifa em 59%
(opção 1) e 37,4% (opção 2).
Ao ser questionado às empresas quando a economia começou, foi relatado que mesmo sem a usina funcionar 100% durante a adaptação as contas de energia já começaram a vir reduzidas logo nos primeiros meses. Quanto ao processo de adaptação da indústria, foram relatadas dificuldades com os procedimentos de cuidado da usina solar, como manutenção, análise de contas, análise de geração, e configurações dos equipamentos. Uma empresa relatou que devido a essas dificuldades ficaram um tempo com um módulo danificado prejudicando a geração de energia, sem saber do ocorrido. Devido a esses problemas que a maioria enfrentam
20 com a adaptação, empresas do ramo tem se especializado e criando programas de assinaturas mensais e anuais com vistorias, limpezas, manutenção e gestão sempre que necessário.
Outro fator importante a ser considerado ao se escolher uma nova fonte de energia é analisar se houve aumento ou diminuição da produção, e como um fator positivo as duas empresas consideraram que após a implantação da usina tiveram maior disponibilidade para investir no crescimento da indústria, o que consequentemente leva a um aumento do consumo de energia, porém há a possibilidade de aumentar o projeto da usina para comportar o crescimento desejado.
Mesmo com todas as vantagens e desvantagens desta fonte de energia, ela é uma energia simples, sustentável, que permite autonomia e poupança ao longo prazo, o que a torna um recurso valioso, que as indústrias devem explorar e aproveitar de melhor maneira (COELHO;
RONSANI, 2019). E apesar da geração fotovoltaica ser a mais utilizada, a geração térmica também pode trazer grandes benefícios para a indústria moderna.
21 5. CONCLUSÃO
Aproximadamente um quinto da energia elétrica consumida anualmente no estado de Goiás é utilizado pelo setor industrial dos quais mais de sessenta por cento é consumido pela indústria de alimentos. Parte disso provavelmente se deve ao fato de que o processamento e industrialização de alimentos demanda mais energia, elétrica e térmica, para atender todos os processos e operações unitárias necessários para a conversão de matéria-prima em produto final.
O uso da energia solar está em ascensão em indústrias de alimentos, e o estado de Goiás, embora possua um excelente potencial para geração da energia solar fotovoltaica e programas e políticas de incentivo voltadas para o assunto, ainda não tem participação significativa no setor.
Considerando os fatores estudados, pode-se concluir que a implantação de energia solar em indústrias de alimentos do estado de Goiás se apresenta como uma alternativa viável e benéfica economicamente, apesar de ainda ser pouco explorada e possuir um alto custo no investimento.
22 6. REFERÊNCIAS
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