Análise de viabilidade de Usinas Fotovoltaicas no Contexto da Geração Distribuída: Um Estudo de caso para uma empresa do setor alimentício

Análise de viabilidade de Usinas Fotovoltaicas

no Contexto da Geração Distribuída: Um

Estudo de caso para uma empresa do setor

alimentício

thalitaramires89@gmail.com

Victor Eduardo de Mello Valerio (Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI)

victor.dmv@unifei.edu.br

Edson de Oliveira Pamplona (Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI)

pamplona@unifei.edu.br

Arthur Aurélio de Almeida Freitas (Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI)

arthur.almeida7@gmail.com

Marcelo Nunes Fonseca (Universidade Federal de Goiás - UFG)

marcelo_nunes@ufg.br

Ao se considerar a conjuntura recente de aumento do consumo de energia elétrica associado à busca por fontes de renováveis de geração, o Brasil estruturou desde 2012 a normativa de geração distribuída. A partir deste cenário, a fonte de energia fotovoltaica cresceu consideravelmente, principalmente por se uma fonte descentralizada. Diante deste contexto, o presente trabalho realizou um estudo de caso ao avaliar a viabilidade técnica e econômica de instalação de um sistema fotovoltaico em uma empresa do setor alimentício. Simulações de monte carlo foram organizadas com a finalidade de se realizar uma avaliação de risco do empreendimento. Os resultados gerais sugerem a necessidade de um sistema de 47 kWp que, ao se considerar um horizonte de 25 anos de vida útil, proporcionará um valor presente líquido médio de R$ 194.642.06 e desvio padrão da ordem de R$ 40.362,27.

Palavras-chave: Energia Fotovoltaica, Simulação de Monte Carlo, Análise de Viabilidade Econômica, Valor Presente Líquido, Indústria Alimentícia.

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1. Introdução

A procura pela eficiência energética ganhou destaque nos últimos anos. Pesquisadores e profissionais buscam soluções viáveis para atender às demandas empresariais dispondo de um menor custo. Isto porque, o consumo energético é considerado um custo fixo intrínseco dos meios de produção, o que justifica seu alto consumo.

No cenário social global, há uma disparidade entre os 850 milhões de pessoas sem acesso à eletricidade e sua alta dependência humana (IEA, 2019). Entretanto, observa-se que o consumo energético está fortemente relacionado ao crescimento econômico e desenvolvimento social (IEA, 2016). Com isto, as fontes renováveis, consideradas fontes limpas, representam uma alternativa interessante quando comparadas ao uso de combustíveis fósseis, uma vez que contribuem para minimizar a emissão de gases causadores do efeito estufa.

As previsões indicam que o aumento do consumo mundial de eletricidade deverá ultrapassar o petróleo nas próximas duas décadas (IEA, 2019). Corroborando, a fragilidade do setor petrolífero chamou a atenção com a recente crise do petróleo (INVESTOPEDIA, 2020), revelando o alto risco de sua dependência, mas por outro lado, intensificando a importância das fontes limpas.

Por sua vez, a energia solar fotovoltaica é apontada como líder nas projeções de crescimento dentre as fontes de baixo carbono seguida do gás natural (IEA, 2019), contribuindo para a relevância do estudo. Além disto, a energia fotovoltaica tem sido destaque no Brasil nos últimos anos. A potência instalada saiu do acumulado de 91 MW em 2016 para 1.157 em 2017, chegando a quase dobrar de tamanho em 2019 em relação a 2018 (ABSOLAR, 2020).

Diante do exposto, somado à necessidade de os sistemas produtivos intensificarem a migração para o setor de fontes limpas, o presente artigo tem como objetivo principal analisar a viabilidade econômica de instalação de painéis fotovoltaicos para geração de energia elétrica em uma indústria alimentícia situada em Maria da Fé – MG. Para isto foi realizado um estudo de caso na empresa, onde os dados fornecidos possibilitaram apresentar uma proposta aplicável, além de mensurar os impactos que as possíveis mudanças na legislação causaria a empresa. Assim o estudo em questão ganha relevância acadêmica e profissional, visto que contribui para o enriquecimento da temática na literatura e promove uma conscientização dos empresários em buscar fontes alternativas para geração elétrica. Além disto, a mensuração real da pesquisa, fornecendo uma proposta viável para concretização do projeto fotovoltaico, somente foi possível devido a colaboração mútua entre pesquisado e pesquisador.

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O restante do artigo foi dividido da seguinte forma. O Item 2 aborda a fundamentação teórica, fornecendo propósito à pesquisa. O Item 3 apresenta a metodologia científica aplicada. O estudo de caso, resultados e discussões são vistos no Item 4. Por fim, as conclusões e sugestões para trabalhos futuros encontram-se no Item 5.

2. Fundamentação Teórica

Os incentivos legislativos proporcionados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) por meio da Resolução Normativa nº 482/2012, reeditada na norma 687/2015, possibilitaram a inserção da energia solar fotovoltaica na matriz energética brasileira, impulsionando e tornando mais atrativo o setor para o Brasil (ANEEL, 2016).

Atualmente, a energia solar fotovoltaica ocupa a fatia de 1,6% no total da matriz energética brasileira, que é liderada pelo setor hídrico, 60%, como pode ser visto na Figura 1. O estado que detém a maior potência instalada – medida em MW – é Minas Gerais com 512,3 MW, representando 19,4% do total (ABSOLAR, 2020). Dentre os atuais 5.516 MW, 38% foi instalado somente em 2019, quando o setor dobrou de tamanho. Um dos principais motivos para este crescimento, pode ser apontado pela redução de aproximadamente 60% do preço da fonte solar fotovoltaica (FSF) de 2018 a 2019, em dólares por MW/h, tornando a FSF mais competitiva nos leilões de 2019 (ABSOLAR, 2020).

Figura 1 – Matriz energética brasileira em 2020

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Os benefícios da FSF no Brasil, são da esfera socioeconômica, ambiental e estratégica, destacando-se: redução de gastos, geração de empregos, geração de energia sustentável e limpa, ausência de uso de água, baixo impacto ambiental, diversificação da matriz energética e alivio da demanda elétrica diurna resultando em redução de custos (ABSOLAR, 2020). Com isto, nota-se a importância do setor para a sociedade como um todo.

Embora a FSF tenha se mostrado mais competitiva, há barreiras econômicas a serem superadas. O custo do investimento inicial a sua instalação e seu consequente prazo de retorno financeiro, são considerados elevados, demandando profundas análises financeiras. Assim, diante da complexidade apresentada na avaliação dos projetos fotovoltaicos, novas propostas surgidas podem contribuir significativamente para sua evolução e intensificação.

Um exemplo pioneiro recente, mostrou a utilização da técnica análise de concordância de atributos (em inglês, attribute agreement analysis – AAA) como uma abordagem inovadora para avaliação de projetos de fontes de energia renováveis (FER) junto a mensuração econômica do valor presente líquido (VPL), amplamente utilizado (OLIVEIRA et al., 2020). Os autores propuseram a abordagem AAA para verificar a existência de uma concordância entre especialistas da área com diferentes aptidões sobre atributos específicos dos projetos FSF em termos de viabilidade econômica. Os resultados revelaram certa complexidade de entendimento sobre os projetos analisados, mesmo entre especialistas com experiências similares, comprovando não se tratar de uma simples tarefa.

Por outro lado, estudos aplicados demonstram a viabilidade dos projetos fotovoltaicos para a micro e pequena empresa (MPE). Normalmente a viabilidade dos projetos é baseada nos conceitos de VPL, taxa mínima de atratividade (TMA), taxa interna de retorno (TIR), o payback descontado (PBD) e o índice de lucratividade (IL) (HAWAWINI; VIALLET, 2010).

Assim, foi comprovada a viabilidade econômica para implantação de um sistema fotovoltaico (VEIF) para uma MPE de envasamento de água no Ceará, com base em seu consumo energético de 2018 e considerando os quatro critérios utilizados: VPL, TIR, PBD e IL (SILVA e CARVALHO, 2019). Além disto, os resultados comprovaram que foi possível a redução de custo no consumo energético.

Por outro lado, baseando-se na simulação do andamento do projeto, a utilização da técnica “opções reais” classificada em expansão, abandono ou diferimento do investimento, viabiliza diferentes tomadas de decisões, como demonstrado para uma indústria de transformação de Itapeva – SP, considerando inviável a instalação do gerador fotovoltaico (DINIZ et al., 2019).

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Utilizando os critérios convencionais (VPL, TIR, TMA), a VEIF para o campus de Aparecida em Goiânia da Universidade Federal de Goiás, foi considerado inviável (SOARES, et al., 2019). Embora a taxa de juros do financiamento para tal seja atrativa, os valores das prestações frente ao custo anual da energia elétrica, são notadamente superiores, além de possuir apenas 65% do espaço físico necessário a execução do projeto.

Por sua vez, a VEIF para uma residência em Marabá – PA, mostrou-se atrativa, onde além dos critérios citados no estudo anterior, a adição do PDB revelou a recuperação do investimento no quinto ano, contendo uma taxa de 25% diante da TMA considerada de 8% ao ano (LIMA, et al., 2019).

No que diz respeito a VEIF para zonas rurais, um estudo em uma produtora e distribuidora de pequeno porte de carnes suínas de Leme – SP, utilizou os critérios VPL, TIR e TMA, além da análise de sensibilidade classificada em pessimista, esperada e otimista, chegando à conclusão que ainda sobre um cenário de incertezas e possíveis expansões da empresa, o projeto é viável, sugerindo a implementação após sua provável expansão (CORCETI e PELLICANI, 2019). Finalizando, uma interessante análise VEIF, utilizou além dos tradicionais VPL, TIR, TMA e PBD, uma análise de custo-benefício e a simulação de Monte Carlo classificando os cenários em otimistas, prováveis e pessimistas. A empresa de serviços analisada, utiliza o lucro presumido em sua demonstração de resultado do exercício (DRE), em que com base em uma projeção de expansão de suas atividades, a análise VEIF revelou a atratividade do projeto somente para o cenário otimista (SOLON e MARTINS, 2018).

Nota-se que muitas são as áreas do mercado que possibilitam a instalação de painéis fotovoltaicos, isto porque, abrange desde a residência até a indústria. Por outro lado, diante dos resultados vistos evidencia-se a complexidade de implementação destes projetos, tratando de um grande desafio uma vez que em termos de viabilidade econômico-financeira, nem sempre é viável sua aplicação. Além disto, a mensuração dos três cenários – pessimista, provável e otimista – pode proporcionar uma visão abrangente dos prováveis riscos inerentes.

Assim, a ausência desta investigação completa pode levar a implementação falha do projeto, colocando, inclusive, em risco a sobrevivência de uma empresa ou a renda de uma família. Tendo em vista que os setores produtivos são os maiores geradores de renda e empregos, demonstra-se a importância da análise de VEIF simulando os três possíveis cenários. Dito isto, corrobora-se a relevância da proposta apresentada no presente artigo.

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3. Metodologia

Com base no propósito prático deste trabalho, a natureza da pesquisa é aplicada, com objetivo explicativo e abordagem quantitativa, por meio do método de estudo de caso. Assim, trata-se de um problema real, buscando soluções práticas através de fatores que determinam ou contribuem para sua ocorrência (MARTINS; MELLO; TURRIONI, 2014). Por fim, classifica-se como estudo de caso, pois investiga um caso real de uma empresa, buscando fornecer uma solução (VOSS; TSIKRIKTSIS; FROHLICH, 2002).

A empresa em estudo é uma indústria alimentícia de médio porte que realiza a fabricação de batata palha e batata chips. A empresa é responsável por todo o processo produtivo, desde o recebimento da batata in natura até a obtenção do produto final e sua distribuição. As etapas de produção consistem em: processamento da batata (lavagem, descasque, corte, centrifugação), fritura, salgamento, resfriamento, empacotamento e distribuição.

Atualmente possui cerca de 70 colaboradores e tem produção diária de aproximadamente 6.000 kg de batata frita. Atua principal nos estados de Minas Gerais, Rio de Janeiro, São Paulo, Mato Grosso do Sul e Rondônia, onde se tornou referência pela qualidade de seus produtos.

Durante o processo produtivo, vários equipamentos elétricos são utilizados, como descascadores de batata, picadores, centrífugas, turbinas, salgadores, empacotadoras automáticas, compressores, além de equipamentos de manutenção industrial e lâmpadas. Uma vez que a energia elétrica representa um custo significativo para a empresa, se deseja estudar a viabilidade econômica da instalação de painéis fotovoltaicos com o objetivo reduzir o custo proveniente do consumo de energia elétrica.

Na Figura 2, abaixo, é apresentado um diagrama de fluxo de trabalho discriminando as etapas desenvolvidas para realizar a análise financeira do projeto de instalação do sistema fotovoltaico apropriado para compensação de energia elétrica consumida pela empresa estudada, no âmbito da geração distribuída.

Como se pode depreender, o fluxo de trabalho pode ser separado em duas fases, denominadas de “Análise Técnica” e “Análise Financeira”. Mais especificamente, a fase de “Análise Técnica” é composta fundamentalmente por duas etapas em que, na primeira, são levantados os dados de consumo de energia elétrica e de ligação da empresa com a distribuidora de energia para, a partir destes dados, dimensionar o sistema fotovoltaico apropriado, isto é, que gere toda a energia elétrica utilizada na atividade operacional da empresa e que seja passível de ser compensável de acordo com a norma da geração distribuída.

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Destaca-se que todas as duas etapas da fase de “Análise Técnica” necessárias para realização do dimensionamento da usina fotovoltaica assim como para estimação dos parâmetros de operação e eficiência da mesma foram organizadas a partir dos trabalhos de Silva et al. (2020), Pinho e Galdino (2014) e Holdermann, Kissel e Beigel (2014).

Figura 2 – Diagrama de fluxo de trabalho

Fonte: Elaboração própria

De outro lado, na Fase de “Análise Financeira” o fluxo de caixa é estruturado de modo que se possa avaliar a viabilidade financeira do projeto de instalação do sistema solar fotovoltaico dimensionado nas etapas anteriores, a partir do critério de decisão de investimento valor presente líquido.

Cumpre ressaltar que esta fase de “Análise Financeira” também foi organizada em duas etapas, em que, na primeira etapa a supracitada avaliação determinística é realizada a partir da técnica de fluxo de caixa descontado e, posteriormente, simulações de Monte Carlo são aplicadas no fluxo de caixa inicial de modo que seja possível realizar análise de risco do empreendimento. Para mensurar o valor presente líquido do projeto, o fluxo de caixa foi organizado a partir das contribuições teóricas de Holdermann, Kissel e Beigel (2014), Aquila et al. (2016) e Aquila et al. (2017). Neste sentido, a vida útil considerada para o projeto foi de 25 anos, visto que, este é o tempo de vida útil estimado para os paneis fotovoltaicos.

Assim, no quadro 1 é apresentado o fluxo de caixa do acionista para um projeto de instalação fotovoltaica. A referida estruturação é alusiva à Demonstração do Resultado do Exercício (DRE), Art. 187 da Lei 6.404 de 1976 (lei das sociedades por ações).

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Quadro 1 – Fluxo de caixa do acionista

Fonte: Elaboração própria

Por fim, cumpre esclarecer que, com a finalidade de ampliar o escopo de análise, também se organizou uma análise sem o financiamento, isto é, a partir do fluxo de caixa livre e, neste sentido, as estimativas de custo de capital próprio (como taxa de desconto para o caso do fluxo de caixa do acionista) e custo médio ponderado de capital (como taxa de desconto para o fluxo de caixa livre) foram atualizadas da base de Aquila et al. (2016) e Aquila et al. (2017). Desta forma, no próximo capítulo são discutidos os resultados de análise do estudo de caso

4. Resultados

Com relação a primeira etapa da fase de análise técnica, “Análise do Consumo de Energia Elétrica”, em primeiro lugar levantou-se os dados de ligação da empresa com a distribuidora, podendo-se observar que a empresa corresponde a classe industrial (trifásica) de baixa tensão (modalidade tarifária B3). Em seguida, levantou-se os dados de consumo de energia elétrica da empresa, sendo que, optou-se pela adoção do ano calendário de 2019 de modo a captar todos os possíveis efeitos de sazonalidade ao se dimensionar o sistema fotovoltaico. Deste modo, no Quadro 2 são apresentados os consumos mensais e, em adição, são calculadas as médias diárias de consumo por mês e, sob uma perspectiva financeira, são apresentados os montantes a serem pagos para a distribuidora em cada um dos meses do ano.

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Quadro 2 – Análise do consumo de energia elétrica da empresa

Fonte: elaboração própria

Como se pode observar, a empresa possui um padrão de consumo de energia elétrica diário com média próxima de 182,62 kWh/dia. Por sua vez, as tarifas variaram pouco ao longo do período (variação associada às bandeiras tarifárias) com média de cerca de 0,81 R$/kWh. Assim, pode-se obpode-servar que a empresa aprepode-sentou uma soma de depode-sembolsos igual a R$ 53.952,81 no ano de 2019.

Para atendimento da segunda etapa da fase de análise técnica, estimou-se a partir do software PVSyst® a energia normalizada (energia média gerada por unidade de potência do sistema fotovoltaico) para o município em que a empresa está situada, obtendo-se um valor de 3,9 kWh/kWp/dia (ao já se considerar a perda por eficiência). Desta forma, considerou-se uma potência de 47 kWp apropriada para o sistema fotovoltaico a ser instalado na empresa, de modo a atender seu consumo de energia elétrica médio diário ao longo do ano, visto que, a partir desta potência, tem-se um perfil de produção de energia elétrica igual ao consumo (com um coeficiente de variação de 10%).

A partir da análise técnica definida, pode-se iniciar a formulação do fluxo de caixa livre e no fluxo de caixa do acionista, para cumprir com a primeira etapa da fase de análise financeira, “Análise de Viabilidade do Projeto”. Desta forma, no contexto do presente estudo de caso, a receita operacional bruta correspondeu à produção simulada de energia elétrica da usina fotovoltaica a ser instalada na empresa reduzindo, portanto, o valor a ser pago na fatura de energia. Mais detalhadamente, as usinas fotovoltaicas perdem rendimento ao longo da vida útil

Mês Consumo (kWh) Média Diária (kWh) Tarifa (R$/kWh) Valor a pagar

Janeiro 5.710 184 R$ 0,83062936 R$ 4.742,89 Fevereiro 5.532 198 R$ 0,83599318 R$ 4.624,71 Março 5.534 179 R$ 0,84013553 R$ 4.649,31 Abril 5.198 173 R$ 0,86457684 R$ 4.494,07 Maio 7.712 249 R$ 0,86089116 R$ 6.639,19 Junho 4.426 148 R$ 0,83197687 R$ 3.682,33 Julho 8.080 261 R$ 0,77859833 R$ 6.291,07 Agosto 4.183 135 R$ 0,75628778 R$ 3.163,55 Setembro 4.232 141 R$ 0,75380861 R$ 3.190,12 Outubro 8.265 267 R$ 0,75332478 R$ 6.226,23 Novembro 3.861 129 R$ 0,80092807 R$ 3.092,38 Dezembro 4.018 130 R$ 0,78570090 R$ 3.156,95

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(taxas anuais de perda de rendimento próximas a 0,6% e 0,8%) fato que reduz as receitas alcançadas ao longo dos anos.

No sentido oposto, estima-se que as tarifas de energia elétrica cresçam em termos reais algo (taxas anuais de crescimento da tarifa variando entre 2% e 4%) aumentando o valor da energia elétrica economizada e, desta forma, às receitas operacionais brutas em cada ano. Por seu turno, não há qualquer dedução sobre a receita operacional bruta, seja por questões tributárias ou por possíveis abatimentos e, deste modo, a receita operacional bruta é igual a receita operacional líquida.

Em sequência, considerou-se que os custos operacionais do projeto se limitam às limpezas anuais nos painéis fotovoltaicos representando algo em torno de 1% do investimento fixo, determinando assim o resultado operacional bruto. Já em relação às despesas, estas consistem em adicionar um seguro para operação do sistema, orçados para o presente estudo de caso em cerca de R$ 7.680,00.

Como neste trabalho, tanto o imposto de renda de pessoa jurídica (IRPJ) como as Contribuições Sociais Sobre o Lucro Líquido (CSLL) são iguais a zero, uma vez que o regime tributário corresponde ao lucro presumido e as receitas alcançadas pelo projeto fotovoltaico não alteram as receitas operacionais da empresa, sendo esta última a base de incidência, não se considerou qualquer tipo de depreciação contábil sobre os equipamentos da usina, já que não há qualquer impacto sobre a base de incidência dos tributos.

Porém, para elaboração do fluxo de caixa do acionista, considerou-se uma linha de financiamento para 80% do investimento que, de acordo com a análise realizada para o cliente, teve por parâmetros uma taxa de juros deflacionada igual a 10,32% ao ano, com prazo de seis anos, sem carência (sistema price de amortização), determinando assim o lucro líquido após as respectivas deduções das prestações.

Por fim, o custo de capital próprio foi estimado em 12.27% ao ano e, portanto, o custo médio ponderado de capital foi estimado em 10,71% ao ano. Ressalta-se ainda que o valor do investimento orçado para compra de equipamentos e instalação do sistema fotovoltaico no telhado da empresa foi de R$ 172.020,00 com valor residual de 10% ao final do período. Conforme exposto, a partir de todos os parâmetros descritos, mensurou-se o indicador valor presente líquido nos cenários com e sem financiamento conforme apresentado no Quadro 3, a seguir:

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Quadro 3 – Análise de viabilidade financeira determinística

Fonte: elaboração própria

Como se pode observar, em ambos os casos o projeto de instalação de sistema fotovoltaico na empresa se apresenta como viável. Ressalta-se ainda que há ganhos em se realizar o projeto a partir da adoção do financiamento.

Ao se considerar as variações nas taxas de perda de eficiência das placas fotovoltaicas e os aumentos reais de tarifa ao ano como variáveis que seguem uma distribuição uniforme de probabilidade e, ao mesmo passo, ao se considerar o perfil de produção simulado (distribuição normal com média igual ao consumo diário de energia e com coeficiente de variação de 10%) realizou-se uma análise de risco a partir de 10.000 simulações para o caso com financiamento, dado o seu impacto positivo no valor presente líquido, traçando-se o perfil de risco apresentado na Figura 3, abaixo:

Figura – 3 Análise de risco

Fonte: elaboração própria

Análise Referência Valor Presente Líquido

Fluxo de Caixa Livre Sem Financiamento R$ 152.497,50 Fluxo de Caixa do Acionista Com Financiamento R$ 159.961,61

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Pode-se concluir a partir da Figura 3 que o projeto possui grande probabilidade de viabilidade. Em números, o valor presente líquido médio foi de R$ 194.642.06 e desvio padrão de R$ 40.362,27 (não foram encontrados cenários de inviabilidade).

5. Conclusão

Ao se considerar tanto o cenário global de busca por maior eficiência energética associada a busca por fontes renováveis de geração, visando minimizar os impactos ambientais, quanto o contexto institucional brasileiro organizado de modo a incentivar a energia fotovoltaica no contexto da geração distribuída, a presente pesquisa realizou um estudo de caso para avaliar a viabilidade técnica e financeira do projeto em uma empresa do setor alimentício e de médio porte que realiza a fabricação de batata palha e batata chips.

A análise foi realizada a partir de uma sequência organizada em quatro etapas em que o iniciou-se avaliando o padrão de consumo de energia elétrica da empresa, para então dimensionar o sistema fotovoltaico. Posteriormente, avaliou-se a viabilidade financeira do sistema fotovoltaico dimensionado a partir do critério de decisão valor presente líquido, tanto do âmbito determinístico quanto a partir de uma perspectiva de risco.

Em linhas gerais, o valor presente líquido indicou viabilidade tanto ao se realizar financiamento, quanto sem se realizar financiamento com valores iguais a R$ 159.961,61 e R$ 152.497, respectivamente. Apontando na direção de realização do financiamento devido aos benefícios em rentabilidade da alavancagem financeira. Ao se considerar a simulação de monte carlo, chegou-se a um valor médio de valor presente líquido de R$ 194.642.06 e não foram encontrados cenários de inviabilidade.

6. Agradecimentos

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001.

REFERÊNCIAS

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