O MODELO DE NEGÓCIO PSS E SEU IMPACTO NA DIFUSÃO DA ENERGIA SOLAR NA REGIÃO SUL DO BRASIL
Dissertação submetida ao Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Produção Orientador: Prof. Dr. Osmar Possamai
Florianópolis 2019
Costa, Jean Rodrigo Schmidt
O modelo de negócio PSS e seu impacto na difusão da energia solar na Região Sul do Brasil / Jean Rodrigo Schmidt Costa ; orientador, Prof. Dr. Osmar Possamai, 2019.
144 p.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 2019.
Inclui referências.
1. Engenharia de Produção. 2. Energia solar. 3. Difusão de inovações. 4. Sistemas produto-serviço. I. Possamai, Prof. Dr. Osmar . II. Universidade
Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. III. Título.
O MODELO DE NEGÓCIO PSS E SEU IMPACTO NA DIFUSÃO DA ENERGIA SOLAR NA REGIÃO SUL DO BRASIL
Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de "Mestre em Engenharia de Produção" e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção
Florianópolis, 15 de abril de 2019.
Prof.ª
Agradeço à minha mãe Erica, por todo amor e valores de empatia, compaixão dedicação, força de vontade e resiliência. As mais valiosas lições da minha vida aprendi na sua compania. Você é uma mulher incrível.
À Letícia por todo amor, compreensão e carinho. Estar ao seu lado nessa jornada foi muito importante. Te amo.
Ao meu pai João Paulo, Mery e Ana pelo apoio e carinho. Amo vocês.
Ao Professor Osmar Possamai, pelos valiosos ensinamentos ao longo do mestrado.
A todos os professores e colegas do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e em especial ao Professor Mauricio Uriona.
Aos professores da Banca Examinadora pelas sugestões fornecidas.
E a todos que direta ou indiretamente contribuíram para que este trabalho fosse concluído.
Na última década, ocorreu um elevado crescimento na capacidade instalada de sistemas de geração de energia elétrica fotovoltaica no mundo, acompanhado de melhorias na tecnologia, performance e redução de preços. Entretanto, o alto custo de aquisição dos sistemas ainda impede a ampla difusão da tecnologia para uma grande parcela da população, principalmente em países em desenvolvimento como o Brasil. Em todos os países onde esse mercado está consolidado, os governos atuaram diretamente para criar e estimular a formação de uma massa crítica, por meio de incentivos financeiros tanto para empresas quanto para os consumidores finais. Os sistemas produto-serviço (PSS) podem ser uma alternativa eficaz para a expansão desse mercado, ao reduzir os altos custos de aquisição dos painéis e o tempo de retorno do investimento para os adotantes da tecnologia. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar como a introdução do modelo de negócio PSS impactaria o mercado de energia solar na região sul do Brasil. Um levantamento realizado com potenciais adotantes da tecnologia, seguido de uma simulação dinâmica, permitiu avaliar como a introdução do modelo de negócio PSS pode estimular o uso de energia solar na região sul do Brasil. Os resultados do trabalho buscam suportar os tomadores de decisão no desenvolvimento de políticas públicas que fomentem inovações na interface usuário-tecnologia, agindo como estimuladores da difusão da energia solar no mercado brasileiro.
Palavras-chave: Energia solar. Difusão de inovações. Sistemas produto-serviço.
In the last decade there has been an accelerated growth in the installed capacity of photovoltaic energy generation systems in the world, followed by improvements in technology, performance and price reduction. However, the system high upfront cost still prevents the widespread diffusion of technology for a large share of the population, especially in developing countries such as Brazil. In all the countries where this market is consolidated, governments have acted directly to create and stimulate the formation of a critical mass through financial incentives for both companies and end consumers. Product-Service Systems (PSS) can be an effective alternative for the expansion of this market by reducing the high cost of system acquisition and the investment payback time for the technology adopters. In this context, the objective of this work is to evaluate how the introduction of the PSS business model would impact the solar energy market in southern Brazil. A survey carried out with potential adopters of the technology, followed by a dynamic simulation, allowed to evaluate how the introduction of the PSS business model can stimulate the use of solar energy in the southern region of Brazil. In this sense, the results of this work seek to support decision makers in the development of public policies to foster innovations in the interface technology–end users, acting as catalyser of the diffusion of solar energy in the Brazilian market.
Keywords: Solar PV. Diffusion of Innovations. Product-Service System.
Figura 1 – Instalações dentro do programa CSI segundo a propriedade
do sistema de geração ... 35
Figura 2 – Razões para optar pela opção PSS ... 36
Figura 3 – Divisão do mercado americano: proprietários e PSS ... 37
Figura 4 – Oferta interna de energia elétrica no Brasil em 2016 (%) .... 40
Figura 5 – Potencial fotovoltaico residencial no Brasil ... 41
Figura 6 – Relação entre potencial PV e consumo residencial ... 42
Figura 7 – Taxa de difusão de uma inovação ... 57
Figura 8 – Etapas do processo de construção do modelo ... 61
Figura 9 – Fluxograma interação entre questionário e modelo de simulação ... 65
Figura 10 – Sistemas de geração fotovoltaica – Região Sul ... 73
Figura 11 – CLD aquisição dos sistemas de geração ... 74
Figura 12 – CLD adoção dos sistemas de geração por PSS ... 75
Figura 13 – CLD influência do payback na adoção dos sistemas de geração PV ... 75
Figura 14 – CLD modelo completo ... 77
Figura 15 – Modelo de simulação ... 79
Figura 16 – Aceitação do modelo PSS em função da redução % do preço – renda acima de 10 salários mínimos ... 83
Figura 17 – Aceitação do modelo PSS em função da redução % do preço – renda entre 5 e 10 salários mínimos ... 84
Figura 18 – Otimização do fator de sensibilidade ao payback ... 86
Figura 19 – Fator de sensibilidade ao payback ... 86
Figura 20 – Validação gráfica do modelo – Instalações acumuladas – Sistema PV ... 90
Figura 21 – Teste de condições extremas 1 ... 91
Figura 22 – Teste de condições extremas 2 ... 91
Figura 23 – Teste de condições extremas 3 ... 92
Figura 24 – Teste de condições extremas 4 ... 93
Figura 25 – Questões demográficas de 1 a 4 ... 96
Figura 29 – Aceitação PSS por faixas de rendimento ... 99
Figura 30 – Aceitação PSS por idade ... 100
Figura 31 – Aceitação PSS por tipo de domicílio ... 101
Figura 32 – Aceitação PSS por estado civil ... 101
Figura 33 – Aceitação PSS por mudança de cidade ... 102
Figura 34 – Motivações... 103
Figura 35 – Motivações – Renda até 5 salários mínimos ... 104
Figura 36 – Motivações – Renda acima de 5 salários mínimos ... 105
Figura 37 – Motivações: gênero masculino ... 106
Figura 38 – Motivações: gênero feminino ... 107
Figura 39 – Motivações: idade até 30 anos ... 108
Figura 40 – Motivações: idade acima de 30 anos ... 108
Figura 41 – Motivações: opção pelo modelo PSS ... 109
Figura 42 – Motivações: opção pela compra dos sistemas PV ... 110
Figura 43 – Barreiras ... 112
Figura 44 – Barreiras: idade acima de 30 anos ... 113
Figura 45 – Barreiras: idade até 30 anos ... 114
Figura 46 – Barreiras: opção pela compra dos sistemas PV ... 115
Figura 47 – Barreiras: opção pelo modelo PSS... 116
Figura 48 – Adoção acumulada – Compra – Renda acima de R$10.000,00 ... 117
Figura 49 – Adoção acumulada – PSS – Renda acima de R$10.000,00 ... 119
Figura 50 – Adoção acumulada – Compra – Sensibilidade SPB e coeficientes p e q ... 122
Figura 51 – Adoção acumulada – PSS – Sensibilidade SPB e coeficientes p e q ... 124
Tabela 1 – Sistemas de geração PV no Brasil, por classe e estado de
instalação ... 43
Tabela 2 – Motivações para adoção de sistemas PV ... 45
Tabela 3 – Barreiras para difusão dos sistemas PV ... 49
Tabela 4 – Principais mecanismos de estímulo aos sistemas PV ... 52
Tabela 5 – Questionário Dados demográficos ... 67
Tabela 6 – Questionário Aceitação do modelo PSS ... 69
Tabela 7 – Questionário Motivações para adotar sistemas PV ... 71
Tabela 8 – Questionário Barreiras para a difusão dos sistemas PV ... 71
Tabela 9 – Coeficientes do modelo de Bass ... 78
Tabela 10 – Domicílios da região Sul aptos para instalação de sistemas PV ... 81
Tabela 11 – Produtividade (Yf) nos estados da região Sul... 85
Tabela 12 – Parâmetros inseridos no modelo ... 88
Tabela 13 – Avaliação estatística do modelo de simulação ... 90
Tabela 14 – Cenários para simulação ... 94
Tabela 15 – Estatística descritiva do bloco 3 – Motivações ... 103
Tabela 16 – Estatísticas descritivas – Barreiras ... 111
Tabela 17 – Posição das barreiras ... 112
Tabela 18 – Adoção Acumulada – Compra – Renda acima de R$10.000,00 ... 118
Tabela 19 – Adoção acumulada – PSS – Renda acima de R$10.000,00 ... 120
Tabela 20 – Adoção acumulada – Compra – Sensibilidade SPB e coeficientes p e q ... 123
Tabela 21 – Adoção acumulada – PSS – Sensibilidade SPB e coeficientes p e q ... 124
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica BCB Banco Central do Brasil
COFINS Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social CLD Causal Loop Diagram (Diagramas de Enlace Causal)
CPUC California Public Utility Commission
CSI California Solar Initiative
DP Desvio Padrão
DS Dinâmica de Sistemas
EPE Empresa de Pesquisa Energética EUA Estados Unidos da América kWh Kilowatt-hora
ICMS Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços LCOE Levelized Cost of Electricity
LHS Latin Hypercubic Sampling
MME Ministério de Minas e Energia
NLS Nonlinear Least Squares (Mínimos quadrados não lineares)
OCDE Organisation for Economic Co-operation and Development
ONG Organização Não Governamental PIS Programa Integração Social PPA Power Purchase Agreement
PSS Product-Service System (Sistema Produto-Serviço)
PV Photovoltaic
RMSE Root mean square error (Raiz Quadrada do Erro Médio)
SPB Sensibilidade ao Payback TPB Tempo de Payback
1. INTRODUÇÃO ... 19 1.1 OBJETIVOS DO TRABALHO ... 22 1.1.1 Objetivo geral ... 23 1.1.2 Objetivos específicos ... 23 1.2 JUSTIFICATIVA ... 23 1.3 ESCOPO DO TRABALHO ... 24 1.4 METODOLOGIA DE PESQUISA ... 24 1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 25 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 27
2.1 CONTEXTO DA FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 27
2.2 SISTEMAS PRODUTO-SERVIÇO ... 28
2.2.1 Difusão de PSS ... 32
2.2.2 PSS e energia solar fotovoltaica ... 33
2.3 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO BRASIL ... 39
2.4 MOTIVAÇÕES PARA ADOÇÃO DOS SISTEMAS PV ... 45
2.5 BARREIRAS À DIFUSÃO DOS SISTEMAS PV ... 46
2.6 POLÍTICAS DE ESTÍMULO AOS SISTEMAS PV ... 50
3. FERRAMENTAL... 53
3.1 DIFUSÃO DE INOVAÇÕES ... 53
3.2 MODELOS DE DIFUSÃO ... 57
3.2.1 Modelo de Bass ... 59
3.3 DINÂMICA DE SISTEMAS ... 60
3.3.1 Metodologia para construções de modelos de DS ... 61
3.3.1.1 Determinação do problema ... 61
3.3.1.2 Diagrama de enlace causal ... 62
3.3.1.3 Diagramas de estoque e fluxo ... 62
3.3.1.4 Identificação de parâmetros ... 62
3.3.1.5 Validação do modelo ... 63
4. DIFUSÃO DE SISTEMAS DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA NA REGIÃO SUL DO BRASIL ... 65
4.1.3 Bloco 3 – Motivações para adotar sistemas PV ... 70
4.1.4 Bloco 4 – Barreiras para a difusão dos sistemas PV ... 71
4.2 MODELO DE SIMULAÇÃO PROPOSTO ... 72
4.2.1 Determinação do problema ... 72
4.2.2 Diagrama de enlace causal ... 73
4.2.3 Diagrama de estoque e fluxo ... 78
4.2.4 Identificação dos parâmetros ... 88
4.2.5 Validação do modelo de dinâmica de sistemas ... 89
4.2.5.1 Avaliação da estrutura ... 89
4.2.5.2 Reprodução do comportamento ... 89
4.2.5.3 Análise de sensibilidade e condições extremas ... 90
4.2.6 Avaliação de políticas ... 93
5. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ... 95
5.1 PESQUISA DE CAMPO COM POTENCIAIS ADOTANTES ... 95
5.1.1 Apresentação e análise dos dados coletados por meio do questionário ... 95 5.1.1.1 Bloco 1 de questões ... 96 5.1.1.2 Bloco 2 de questões ... 98 5.1.1.3 Bloco 3 de questões ... 102 5.1.1.4 Bloco 4 de questões ... 111 5.2 MODELO DE SIMULAÇÃO ... 116
5.2.1 Cenário 1 – Compra – Renda acima de 10 salários mínimos 117 5.2.2 Cenário 2 – PSS – Renda acima de 10 salários mínimos ... 119
5.2.3 Cenário 3 – Compra – Renda entre 5 e 10 salários mínimos 121 5.2.4 Cenário 4 – PSS – Renda entre 5 e 10 salários mínimos ... 123
6.1 CONCLUSÕES DO TRABALHO ... 127
6.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 130
1. INTRODUÇÃO
Os sistemas fotovoltaicos (PV) de geração de energia elétrica são considerados uma fonte de energia renovável essencial na estratégia de mitigar os riscos das mudanças climáticas e reduzir a dependência dos combustíveis fósseis. Como demonstram os estudos de Nugent e Sovacool (2014), a taxa de emissão de gases geradores do efeito estufa por unidade de energia produzida é muito menor para a energia solar fotovoltaica do que para fontes de energia baseadas em combustíveis fósseis, e um pouco menor do que para a energia nuclear. O trabalho de Masson et al. (2014) apresenta outras efeitos secundários da tecnologia: ela é capaz de contribuir para a redução de até 12% na energia necessária para condicionamento de ar das residências no verão pelo isolamento do telhado e também redução do fenômeno das ilhas de calor urbano, decorrente da absorção de parte da radiação solar para conversão em energia elétrica.
Em termos globais, a capacidade instalada dos sistemas de geração fotovoltaica passou de 38,5 GW em 2010 para 385,6 GW em 2017, o que representa 17,7% do total de energia renovável gerada, segundo dados de Irena (2017). Na vanguarda dessa tendência, países como Japão e Alemanha têm-se destacado por estimular um caminho de adoção bem-sucedido e ter criado um mercado interno forte para as células fotovoltaicas desde o início dos anos 90 (GUIDOLIN; MORTARINO, 2010). Atualmente, Estados Unidos e China também possuem posição estratégica no setor; entretanto, no restante do mundo, a difusão dos sistemas solares fotovoltaicos ainda segue a passos lentos.
O mercado japonês de energia solar, com 48,6 GW de capacidade instalada acumulada ao término de 2017, apresenta como característica dominante os sistemas residenciais, principalmente adquiridos conjuntamente a novas casas pré-fabricadas (STRUPEIT; PALM, 2016). Além de os custos de transação dos sistemas PV serem diluídos no custo de aquisição da moradia, outra vantagem dessa forma de comercialização é a possibilidade de incluir o custo de aquisição dos painéis no financiamento imobiliário, que apresenta taxas de juros mais atrativas. Na Alemanha, que apresentou capacidade instalada acumulada de 42,396 GW em 2017, os sistemas de geração PV, em sua grande maioria, eram adicionados como retrofit nas residências já existentes; e
o mecanismo de feed-in tariff1 e financiamentos de baixa taxa de juros se
consolidam como os principais estimuladores para a aquisição dos sistemas (STRUPEIT; PALM, 2016).
No trabalho de Doris (2012), é relatado que no mercado americano, assim como no Japão e na Alemanha, o governo foi um dos principais estimuladores da difusão da tecnologia. Após desenvolver políticas públicas para criação e sustentação do mercado PV, realizou elevados investimentos financeiros através de dedução de impostos, antecipação de depreciação e descontos, com destaque para o programa
California Solar Initiative, como citado em Salmon et al. (2014).
Ainda que os incentivos financeiros pudessem facilitar a disseminação da tecnologia pela redução do investimento inicial, para uma grande parcela da população, a adoção dos sistemas PV ainda era um cenário distante devido à incapacidade de arcar com os altos custos de aquisição. Desta forma, a inovação proposta por meio do modelo de negócio product-service system (PSS) provou ser um componente-chave para a expansão do mercado americano de energia solar fotovoltaica, como descrito em Schmidt-Costa et al. (2019) e Corfee et al. (2014), permitindo que um usuário hospedasse um sistema de geração PV em sua residência sem ter que comprar o equipamento de forma definitiva.
Com o PSS, os clientes podem usufruir dos benefícios da tecnologia sem a responsabilidade pelo elevado investimento de aquisição ou pela manutenção e monitoramento do sistema, em troca de pagamentos mensais definidos, modelo de aluguel dos painéis, ou pela compra da energia gerada (kWh), modelo power purchase agreement (PPA).
O longo período para retorno do investimento, payback time, é também considerado um entrave para a difusão dos sistemas PV, como citam os autores Karakaya e Sriwannawit (2015) e Zhang et al. (2012), podendo variar entre 8 e 10 anos no Brasil, dependendo da potência instalada, do consumo e da bandeira tarifária (KONZEN, 2014). Com a adoção do modelo de negócio PSS, como não há investimento inicial para aquisição do sistema, o payback é imediato e o usuário já obtém retorno financeiro referente à redução na conta de luz a partir do primeiro mês de instalação.
1 O mecanismo de feed-in tariff se refere à aquisição, pela concessionária de energia ou pelo governo, do total de energia injetada na rede ou o total de energia produzido pelo sistema PV (EPE, 2012).
A complexidade da tecnologia, sob o ponto de vista de percepção do usuário e dos riscos inerentes a sua adoção, como exposto inicialmente por Rogers (2003), corroborado com as pesquisas de Venkatesh (2000) e Davis (1989), pode também afetar a decisão de adotar ou não uma inovação. Como levantado por Karakaya e Sriwannawit (2015), foram encontradas evidências de consumidores americanos que não adotavam a tecnologia PV devido à complexidade e aos riscos envolvidos. Porém, com o modelo PSS, essa barreira também pode ser transposta por meio do monitoramento dos sistemas pelas empresas prestadoras, de cláusulas de garantia de performance mínima para geração de energia, somadas à previsibilidade dos valores ao longo do tempo acordados em contrato (DRURY et al., 2012). No mercado americano, muitos potenciais usuários da tecnologia acabaram declinando da adoção em função dos custos de propriedade relacionados com todo o ciclo de vida do produto, em especial a manutenção, como descrito em Zhai e Williams (2012), característica que também destaca o modelo de negócio PSS, por transferir essa atividade do usuário para a empresa provedora do sistema PV.
Entretanto, o sucesso do modelo PSS no mercado americano poderia também ser resultado de condições contextuais: taxas de poupança das famílias americanas relativamente baixas, como citado em OCDE (2015); baixa disponibilidade de mecanismos de financiamento solar amplamente disponíveis antes de 2013 (FELDMAN; LOWDER, 2014); dificuldade em obter empréstimos imobiliários após a crise financeira de 2008; e a tendência dos americanos de se mudarem com frequência, tornando a economia imediata na conta de luz mais vantajosa que o retorno de um investimento de longo prazo (STRUPEIT; PALM, 2016).
Neste sentido, o mercado brasileiro de energia solar PV apresenta características que indicam predisposição à difusão do modelo PSS, pois a taxa de poupança das famílias brasileiras é inferior à encontrada em países membros da OCDE (BCB, 2013; OCDE, 2015), o que sugere uma menor capacidade financeira de adquirir o sistema PV de forma definitiva. O consumidor brasileiro apresenta elevados índices de
present-bias (ISSLER; PIQUEIRA, 2000; WANG et al., 2016), que se
refere à tendência de valorar com maiores pesos recebimentos em momentos próximos ao presente, em relação ao trade-off entre dois momentos futuros (O'DONOGHUE; RABIN, 1999). Esse comportamento de imediatismo se contrasta com o longo payback de um investimento de longo prazo em um sistema PV.
Devido ao fato de o Brasil apresentar altas taxas de juros reais, os financiamentos para aquisição de um sistema PV acabam se tornando muito onerosos, inviabilizando o investimento ou alongando em muito o
payback. Há de se destacar também que as fontes renováveis de energia
representam 75,2% da matriz elétrica brasileira, valor muito superior ao encontrado entre membros da OCDE (25,6%) e no resto do mundo (23,6%) (MME, 2017). Desta forma, não há uma pressão social pelo uso da energia solar PV equiparada ao que é observado em países desenvolvidos, o que tende a minimizar o estímulo ao comportamento pró-ambiental de alto custo nos potenciais usuários da tecnologia (SÁNCHEZ; LAFUENTE, 2010).
Todavia, mesmo com uma tendência pelo consumo compartilhado, com uma crescente consciência dos impactos das tecnologias sobre toda a sociedade, o paradigma da propriedade dos bens materiais (ver Belk, 1988) influencia em grande medida o processo decisório dos potenciais adotantes de uma inovação (PARENTE et al., 2017; LUTZ; NEWLANDS, 2018; ACQUIER et al., 2017). Para Goedkoop et al. (1999) e Manzini et al. (2001), uma das principais barreiras para adoção de um PSS está na mudança cultural necessária para que os consumidores aceitem abrir mão da propriedade de um item, e passem a valorizar a ação de ter uma necessidade atendida.
Logo, haja vista a literatura apresentar poucos casos de aplicação do modelo PSS ao mercado de energia solar, restritos a EUA, Holanda, Suécia, Reino Unido e Cingapura entre os países desenvolvidos, como poder ser visto nos trabalhos de Huijben e Verbong (2013), Overholm (2015), Yang et al. (2017) e os promissores empreendimentos na China (ZHANG, 2016) e Tailândia (TONGSOPIT et al., 2016) entre os emergentes, além de escassas aplicações do modelo PSS em países em desenvolvimento, como citado por Vezzoli et al. (2015), ainda não há evidências claras da real possibilidade de sucesso na implementação da referida forma de comercialização em um país com características culturais como o Brasil; tampouco se os resultados da introdução do PSS resultariam em benefícios para o mercado brasileiro de energia solar. Desta forma, com base no exposto, surge a seguinte questão de pesquisa: como a introdução do modelo de negócio PSS impactaria o mercado de energia solar da região sul do Brasil?
1.1 OBJETIVOS DO TRABALHO
Em posse da pergunta de pesquisa, podem-se definir os objetivos que nortearão o presente trabalho.
1.1.1 Objetivo geral
O objetivo geral do trabalho é avaliar como a introdução do modelo de negócio PSS impactaria o mercado de energia solar na região sul do Brasil.
1.1.2 Objetivos específicos
Como forma de alcançar o objetivo geral, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos:
• identificar as motivações que influenciam os indivíduos a adotar um sistema PV;
• identificar as barreiras responsáveis pela baixa difusão de energia solar PV na região sul do Brasil;
• avaliar de que forma a introdução do modelo de negócio PSS pode estimular o uso de energia solar.
1.2 JUSTIFICATIVA
Analisando as publicações sobre o PSS, verifica-se que grande parte está associada às fases iniciais do processo, envolvendo principalmente metodologias de projeto, como em Sassanelli et al. (2016), Mourtzisa et al. (2016), Herzog et al. (2014), Marques et al. (2013). Nota-se que o trabalho de Ceschin (2013) investiga os fatores que influenciam a implementação e difusão de PSS; Mylan (2015) utiliza insights da sociologia de consumo para compreender a aceitação e difusão de PSS sustentáveis; Sousa-Zomer e Miguel (2016) analisam fatores críticos para implementação e difusão de PSS sustentáveis em países em desenvolvimento. O trabalho de Schmidt-Costa et al. (2019) é o único que utiliza a teoria da difusão de inovações para avaliar um PSS. Desta forma, é possível perceber que uma análise sobre o processo de difusão de um PSS ainda é carente na literatura, justificando a pesquisa proposta neste estudo.
Do ponto de vista de aplicações do modelo de negócio PSS, existem poucos casos que o abordam em países em desenvolvimento, como citado por Vezzoli et al. (2015), mesmo sendo eles os países que mais podem se beneficiar dessa forma de comercialização. Quando se foca no mercado de energia solar PV, o modelo PSS já provou ser uma alternativa para inclusão de uma parcela da população que não teria
condições de adquirir os sistemas através da compra tradicional (DRURY et al., 2012).
Conforme o trabalho de Frantzis et al. (2008), a comercialização tradicional dos sistemas PV através da aquisição da propriedade pelo usuário final é considerada um modelo de negócio de geração zero, tendo sua evolução, a primeira geração, composta pelo modelo de negócio PSS, em que a tecnologia passa a ser mais atrativa para um mercado mais amplo. Neste sentido, o presente trabalho preenche uma lacuna no mercado brasileiro de energia solar PV, visto que a comercialização através do modelo de negócio PSS não é abordada em estudos acadêmicos, tampouco pelas publicações da Agência Nacional de Energia Elétrica, (ANEEL, 2017) e da Empresa de Pesquisa Energética (EPE, 2015).
Desse modo, a principal contribuição desta pesquisa é a possibilidade de suportar o desenvolvimento de políticas públicas que fomentem inovações na interface usuário-tecnologia, agindo como estimuladores da difusão da energia solar PV no mercado brasileiro. 1.3 ESCOPO DO TRABALHO
O escopo do presente trabalho está restringido ao mercado de energia solar PV da região sul do Brasil, visto haver grande adoção em base per capita comparativamente aos maiores mercados adotantes na região Sudeste. Considerar a região Sul de forma única se justifica devido à homogeneidade cultural entre os três estados que a compõem, resultante de padrões migratórios semelhantes e perfis socioeconômicos similares (HOFSTEDE et al., 2010). Também, não será considerada no modelo de simulação a hipótese de criação de programas governamentais de incentivo financeiro para difusão de painéis solares, o que poderia influenciar a aceitação do modelo de negócio PSS por parte do mercado.
1.4 METODOLOGIA DE PESQUISA
Esta pesquisa pode ser classificada, quanto aos seus objetivos, como exploratória e fará uso de pesquisa bibliográfica para aprofundamento dos conceitos sobre os sistemas produto-serviço e sua aplicação ao mercado de energia solar PV. Em relação a seu gênero, pode ser classificada como empírica, pois utilizará dados de campo para embasar o modelo de dinâmica de sistemas. O procedimento técnico utilizado será, além da pesquisa bibliográfica, pesquisa com questionário
tipo survey, com perguntas fechadas e de múltipla escolha, aplicado em 162 potenciais adotantes de sistemas fotovoltaicos na região sul do Brasil. Os resultados representam uma margem de erro de 7,70%, com um nível de confiança de 95%. Deste modo, em relação à forma de abordagem do problema, pode ser classificada como mista, ou híbrida, pois utilizará elementos de pesquisa qualitativa e quantitativa.
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho é composto por seis capítulos. No Capítulo 2, será apresentada a fundamentação teórica que sustenta a construção do trabalho, iniciando com os PSS, sua difusão e, na sequência, a aplicação do modelo ao mercado de energia solar PV. Como principal contribuição do capítulo, tem-se um panorama da literatura que aborda os sistemas produto-serviço e sua aplicação à energia solar PV ao redor do mundo e no Brasil.
O Capítulo 3 destaca o ferramental que será utilizado para construção do modelo. A teoria de difusão de inovações é apresentada em conjunto com o método de construção e a validação do modelo com base em dinâmica de sistemas. Na sequência, Capítulo 4, o modelo de simulação proposto é apresentado, com suas etapas e principais passos. O Capítulo 5 apresenta e discute os resultados obtidos com o questionário de campo e com o modelo de simulação dinâmica. Por fim, o Capítulo 6 reúne as conclusão do trabalho e sugestões para pesquisas futuras.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A seguir, apresenta-se a base teórica que fundamenta o desenvolvimento deste trabalho. Inicia-se com o estudo referente aos sistemas produto-serviço, seu processo de difusão e como se dá a aplicação do modelo PSS ao mercado de energia solar PV.
2.1 CONTEXTO DA FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A energia solar PV traz vários benefícios aos seus usuários pois, além da geração de energia limpa, é possível minimizar perdas de transmissão e tornar o produtor autossuficiente com a geração offgrid2. Contudo, diversas barreiras ainda impedem que a tecnologia esteja disponível em grande escala: sociotécnicas, administrativas, econômicas e políticas (SHUKLA et al., 2017; RAI et al., 2016; KARAKAYA; SRIWANNAWIT, 2015).
As barreiras econômicas são representadas por alto custo de aquisição dos sistemas, longo período de payback do investimento, falta de economia de escala na indústria, custos de manutenção e concorrência com outras fontes convencionais de energia mais baratas. Parte da remoção dessas barreiras está associada à inexistência de uma grande base de sistemas para gerar ganhos de escala que resultem em redução de custos.
Desta forma, o desejo atual de grande parte dos governantes é popularizar a tecnologia PV, criando uma massa crítica de empresas fornecedoras, serviços de apoio, instituições e mecanismos de financiamento que gerariam benefícios em cadeia para todos os adotantes da tecnologia (SCHMIDT-COSTA et al., 2019). Isto é conhecido por “externalidade de rede”, definida por Schilling (2013) como o efeito positivo produzido quando o valor de um bem para um usuário aumenta com o número de outros usuários do mesmo bem, ou seja, uma externalidade de consumo positiva.
A forma encontrada por todos os países que atualmente apresentam mercados PV maduros para estimular o desenvolvimento e difusão da tecnologia é baseada em incentivos governamentais.
Outra forma de remover as barreiras econômicas para os usuários dos sistemas PV é por meio da inovação proposta pelos sistemas
2 Sistemas off-grid, ou sistemas isolados, são caracterizados por não se conectarem à rede elétrica.
produto-serviço. Com o PSS, é possível ao consumidor hospedar um sistema solar fotovoltaico em seu telhado e desfrutar de todos os benefícios da tecnologia mediante o pagamento de mensalidades definidas (taxa de locação), ou baseado na quantidade de energia gerada, sem realizar os elevados investimentos de aquisição e evitando os custos de manutenção e monitoramento do sistema. A literatura já destacou a capacidade do PSS de painéis solares de ampliar o mercado de energia PV, incluindo uma nova parcela da população (DRURY et al., 2012; CORFEE et al., 2014; SCHMIDT-COSTA et al., 2019).
Apresenta-se, a seguir, o que é o PSS e como seu uso pode auxiliar na difusão de sistemas de geração de energia fotovoltaicos. 2.2 SISTEMAS PRODUTO-SERVIÇO
A primeira definição formal de “sistemas produto-serviço” (product-service system – PSS) foi introduzida pelo estudo de Goedkoop
et al. (1999): um sistema de produtos, serviços, rede de atores e
infraestrutura de suporte que busca ser competitivo, satisfazer as necessidades dos clientes e prover um impacto ambiental menor do que os modelos de negócios tradicionais.
Para Baines et al. (2007), os PSS possuem ênfase sobre a venda da utilização ou do resultado da função principal em relação à venda do produto, assim o cliente tem a possibilidade de evitar os elevados custos de aquisição e transferir ao produtor os custos de propriedade, eliminando atividades que geralmente geram custos, como a manutenção.
Autores como Manzini e Vezzoli (2003) consideram os PSS uma estratégia de inovação, em que a organização muda o foco de seus negócios do desenvolvimento e venda de produtos físicos somente para o desenvolvimento e a comercialização de um sistema de produtos e serviços que são, em conjunto, capazes de satisfazer as necessidades específicas dos clientes. Tukker (2004) define PSS como uma combinação de produtos tangíveis e serviços intangíveis para, conjuntamente, serem capazes de satisfazer necessidades específicas de clientes.
No caso de produtos para os quais o elevado custo de aquisição impede o acesso dos usuários aos benefícios de sua utilização, o PSS pode ter um papel social muito importante. O presente trabalho
considera os PSS uma forma de inovação social3, em que a propriedade dos bens materiais, quase sempre relacionada com questões de estima, como construção de uma identidade pessoal e pertencimento a um grupo, dá lugar ao atendimento da real necessidade do consumidor através do acesso à função principal do produto ou ao resultado dessa função.
A principal classificação dos PSS, conforme levantado por Baines et al. (2007), é dividida em três principais categorias:
PSS orientado ao produto, que promove a venda de um produto tradicional acrescido de serviços adicionais;
PSS orientado ao uso, em que é comercializada a utilização ou disponibilidade do item;
PSS orientado ao resultado, em que a transação envolve um resultado ou solução em vez de um produto.
Tukker (2004) desdobra essa classificação em oito subgrupos mais específicos. Na primeira categoria, PSS orientado ao produto, o autor considera outras duas subdivisões:
serviços durante o uso: neste caso, o fornecedor vende o produto e oferece serviços que são necessários durante a fase de utilização do produto. Esses serviços podem incluir contratos de manutenção periódica, fornecimento de consumíveis e logística reversa para retorno do item à empresa ao final do seu ciclo de vida;
assessoria e consultoria: em relação ao produto vendido, o fornecedor aconselha o cliente quanto ao uso mais eficiente do produto.
Na categoria PSS orientado ao uso, subdivide em três itens: locação (product lease): o fornecedor tem a propriedade do
produto e pode, também, ser responsável por respectivos manutenção, reparo e controle. O usuário paga uma taxa para utilização do item e, normalmente, tem acesso ilimitado e individual ao produto locado;
compartilhamento (product renting/sharing): o produto, em geral, é de propriedade de um fornecedor, que também é
3 Esse trabalho utiliza a definição de “inovação social” com base em Hubert (2010): novas ideias (produtos, serviços e modelos) que simultaneamente atendem necessidades sociais (mais eficazes do que alternativas) e criam novas relações sociais ou colaborações.
responsável por manutenção, reparo e controle. O usuário paga pela utilização do produto. A principal diferença em relação à locação é que o usuário não tem acesso ilimitado e individual, pois outros podem usar o produto em diferentes momentos. O mesmo produto é usado sequencialmente por diferentes usuários;
utilização simultânea (product pooling): caso semelhante ao compartilhamento, porém há a utilização simultânea por vários usuários.
Na terceira classificação, PSS orientado ao resultado, o autor propõe outras três subdivisões:
terceirização (outsourcing/activity management): nesta subdivisão, uma parte da atividade da empresa é terceirizada. Como a maioria dos contratos de terceirização inclui indicadores de desempenho para controlar a qualidade do serviço prestado, eles são agrupados como PSS orientado ao resultado;
pagamento por serviço (pay per service unit): neste caso, o usuário paga pelo resultado da função do produto de acordo com o nível de utilização. Um exemplo clássico desta categoria são os casos de pay per print adotados pelos fornecedores de copiadoras: o fornecedor assume todas as responsabilidades para manter as funções da copiadora disponível ao usuário;
resultado funcional: o fornecedor acorda com o cliente a entrega de um resultado. O fornecedor, em princípio, é livre para escolher a forma para atingir esses resultados.
Seguindo as definições de Catulli et al. (2013) e Överholm (2017), que consideram não haver transferência de propriedade nos PSS, este trabalho considerará como tipos de PSS somente as duas últimas categorias propostas por Tukker (2004), ou seja, PSS orientado ao uso e PSS orientado ao resultado.
A propriedade de bens materiais confere uma série de direitos ao usuário, como liberdade e flexibilidade de uso, mas requer responsabilidade e controle, o que permite estabelecer limites claros entre o indivíduo e os outros (SNARE, 1972). O proprietário tem o direito de regular ou negar acesso a outras pessoas, usar quando e como quiser, vender e reter quaisquer lucros obtidos com o uso do produto e, ainda, transformar sua estrutura (CATULLI et al., 2017). Além disso, os consumidores veem suas propriedades como um legado a ser passado às
gerações seguintes e como uma fonte de segurança financeira (WALLENDORF; ARNOULD, 1988). Assim, tem-se a sensação de que se está construindo algo, demonstrando uma atitude racional em relação à propriedade (CATULLI et al., 2013).
Em contraste com a interação de longo prazo com um produto que caracteriza a propriedade, no PSS orientado ao uso, essa interação é temporária e circunstancial para o contexto de consumo (CATULLI et al., 2017). Mesmo que historicamente o uso de um produto, sem retenção da propriedade, fosse considerado uma forma de consumo inferior, com a atual crise financeira, muitos consumidores estão alterando essa visão em função dos crescentes custos de aquisição, manutenção e as incertezas nos mercados de trabalho (BARDHI; ECKHARDT, 2012).
Tukker (2004) considera que a principal característica dos PSS orientados ao resultado é o risco. Ao prometer um resultado, o provedor de PSS muitas vezes enfrenta dificuldades em prever e controlar riscos, incertezas e responsabilidades que, de outra forma, seriam de escopo do usuário; para isso, inclui na remuneração do contrato um prêmio pela absorção dos riscos do consumidor. Visnjic et al. (2017) corroboram essa visão ao analisarem os direcionadores de valor de quatro casos de sucesso de PSS orientados ao resultado. Os autores propõem como um dos direcionadores o valor de responsabilidade (accountability value), criado ao assumir o risco de entregar resultados ao cliente e o monitoramento das partes interessadas responsáveis pelo sistema de produtos e serviços (PSS). Os gestores das empresas provedoras de PSS entrevistados por Visnjic et al. (2017) informaram que gestão, mitigação e internalização dos riscos são capacidades cruciais para o sucesso nesse modelo de negócios.
O trabalho de Catulli et al. (2015) apresenta o termo “consumidores nômades” e o define como indivíduos que apresentam contínuas alterações do local de residência, com frequente mobilidade nacional e internacional de curto prazo e o sentimento de desapego por fixar laços territoriais. Portanto, o modelo PSS traria benefícios a esse grupo de consumidores.
Devido à imprevisibilidade que caracteriza o estilo de vida com grande mobilidade, esses indivíduos tendem a buscar experiências de consumo com foco no valor de uso dos produtos (valor funcional) e na imaterialidade do consumo sem propriedade, característico do modelo PSS.
2.2.1 Difusão de PSS
Um tema que não tem sido abordado de maneira profunda pela literatura é o processo de difusão dos sistemas produto-serviço, ou seja, a forma pela qual os usuários adotam o PSS em contraposição à opção tradicional de comercialização.
O estudo de Ceschin (2013) desenvolve um framework conceitual que fornece uma visão dos fatores importantes para difusão e incorporação societal de um PSS, aplicando e validando o seu modelo conceitual em seis casos de PSS. A primeira etapa do modelo proposto constitui o desenvolvimento de experiências sociotécnicas e o processo de incorporação social, em que o PSS é aplicado experimentalmente (com proteção financeira e institucional) para testar os resultados em diferentes dimensões (técnica, usabilidade, reguladora, política, etc.), e avaliando como as condições contextuais estimulam e promovem a adoção da inovação.
A segunda etapa é chamada “rede de atores” e se refere à construção de uma ampla rede de partes interessadas (parceiros, fornecedores, usuários, agências governamentais, ONGs, centros de pesquisa, mídia, etc.), para apoiar e proteger o PSS, e também influenciar práticas e instituições dominantes (CESCHIN, 2013).
A terceira etapa se refere à visão do projeto, construída a partir de uma visão clara do projeto, capaz de convergir as expectativas dos atores e fornecer direcionamento estratégico para o desenvolvimento do PSS.
A última etapa é chamada de “processo de aprendizagem”; refere-se à criação de um espaço para a aprendizagem ampla (sobre a inovação PSS e também sobre as diferentes dimensões do contexto em que o PSS deve ser introduzido) e aprendizagem reflexiva (aprendizagem resultante de mudanças no quadro de referência dos atores, crenças, comportamentos, práticas, etc.).
O modelo proposto por Ceschin (2013) está alinhado à teoria dos campos de Fligstein (2007), uma vez que a inovação pode causar uma quebra de paradigmas em um sistema social; sendo assim, a empresa, através da etapa rede de atores, pode usar sua influência e suas habilidades sociais para estabelecer novas regras do campo recém-criado, tornando sua inovação o novo paradigma a ser seguido.
O trabalho de Mylan (2015) utiliza conceitos da sociologia do consumo e da teoria da prática (ver Schatzki, 1996) para analisar a difusão de dois casos de PSS. Esse estudo se destaca de outras publicações que analisam a difusão com foco na aquisição de produtos (compra) por utilizar a teoria da prática, em que as pessoas usam (ou
“consomem”) recursos e produtos enquanto se envolvem em atividades de rotina.
O texto sugere que a dinâmica interna das práticas influencia o padrão e a extensão da difusão do PSS, ou seja, inovações que não estão alinhadas com as dinâmicas atuais provavelmente encontrarão resistência. Desta forma, a difusão é moldada pela configuração dos elementos de prática, em particular o grau de acoplamento (estreito ou folgado) com outras prática, logo, onde exista um acoplamento mais estreito entre elementos, tal absorção seria mais prejudicial para a prática como um todo, exigindo mudanças síncronas em outros elementos e dificultando a difusão do PSS.
A autora conclui que, quando elementos da prática estão ligados ou compartilhados com outras práticas, pode-se criar resistência à difusão, citando o caso de uma lavanderia que utiliza água fria: pode encontrar resistência pois a alta temperatura tende a ser associada a noções culturais de limpeza (MYLAN, 2015).
Em Schmidt-Costa et al. (2019), a teoria de difusão de inovações de Rogers (2003) é utilizada para analisar a difusão do PSS de painéis solares fotovoltaicos na Califórnia. Os resultados sugerem que houve um elevado contágio social entre os clientes potenciais do PSS, sendo mais propensos a adotar esse modelo de negócio a partir de informações obtidas por inter-relações sociais com os pares, o chamado efeito “boca a boca”, reforçando os achados de Corfee et al. (2014), Bollinger e Gillingham (2012). O estudo também confirmou os resultados de Drury
et al. (2012) em relação à diferença de perfil socioeconômico entre os
usuários de PSS e proprietários de sistemas PV, sugerindo que o último grupo tem maior status social e nível educacional.
2.2.2 PSS e energia solar fotovoltaica
O PSS de energia solar surgiu quando a empresa SunEdison instalou sistemas de geração PV na residência de usuários e vendeu a eles a energia gerada pelos painéis. De maneira semelhante, em estados americanos onde não era permitido comprar energia de forma independente, a empresa propôs o modelo de locação dos painéis solares (KOLLINS et al., 2010). A proposta do PSS tinha como objetivo superar o alto custo de aquisição dos sistemas de geração PV.
No modelo de locação, tendo um PSS orientado ao uso, o usuário faz um pagamento mensal predeterminado relativo à utilização do painel solar em sua residência, acordando com o provedor uma taxa mínima de
performance do equipamento, retirando do usuário a necessidade de manutenção e monitoramento do sistema.
O modelo PPA (power purchase agreement) é um PSS orientado ao resultado, pois o usuário paga um valor fixo por kWh gerado. Desta forma, esse modelo de PSS permite que os usuários possam se beneficiar de ganhos financeiros com redução em sua conta de luz logo nos primeiros meses de utilização, diferentemente do longo período de retorno do sistema comprado.
Contudo, assim que foi introduzido, o modelo PSS possuía barreiras legais e institucionais que impediam sua disseminação em muitos estados americanos. Com base no framework de políticas públicas para desenvolvimento de mercados PV proposto por Doris (2012), a legislação autorizando o modelo PSS a comercializar energia sem ser considerado uma concessionária faz parte do primeiro nível de políticas, chamado de “preparação do mercado”, cujo objetivo é garantir que os stakeholders possam usar a tecnologia em toda a sua extensão.
De forma semelhante, Taylor (2008) considera a regulamentação do modelo PSS um exemplo de Interface Improvement Policies e atribui importância comparável a ações de estímulo às inovações na tecnologia. O estudo de Crago e Chernyakhovskiy (2017) confirma essa importância ao verificar que a regulamentação do modelo PSS é um grande preditor de crescimento do mercado, representando um aumento de 200% na capacidade instalada de sistemas PV nos estados americanos que o implementaram.
A literatura abordando os sistema PSS aplicados ao mercado americano de energia PV tem aumentado o número de publicações nos últimos anos. O trabalho de Drury et al. (2012) correlacionou dados de instalação de painéis solares PV com dados demográficos regionais e informações sobre eleitores do sul da Califórnia. Os resultados sugerem que a introdução do modelo PSS atraiu um novo perfil demográfico ao adotar os sistemas PV, que está associado com frações populacionais menos influentes, mais jovens e menos instruídas do que a demografia de clientes que compram os sistemas PV. Foi obtida maior correlação dos dados de proprietários de painéis com renda anual superior a 150 mil dólares por ano, enquanto entre os usuários de PSS a faixa de renda de maior correlação foi entre 100 mil e 150 mil dólares.
Ao se tomar como referência a formação escolar, os proprietários de painéis apresentam maior correlação com ensino superior e anticorrelação com outras formações, enquanto os usuários de PSS indicaram também correlação com ensino superior porém uma
correlação positiva com superior incompleto e associate degree (DRURY et al., 2012).
O estudo de Bollinger e Gillingham (2012) demonstrou que houve grande contágio social na difusão do modelo PSS na Califórnia. Os autores relataram que as empresas ofereciam descontos para novos clientes indicados por usuários e reforçavam a visibilidade nas vizinhanças através de placas nas casas informando sobre a instalação dos sistemas PV.
Em um estudo dirigido ao órgão público americano California
Public Utility Commission (CPUC), Corfee et al. (2014) verificaram que
o modelo PSS foi um componente-chave para o sucesso do programa governamental de incentivo à difusão de painéis PV, a California Solar
Initiative (ver Evans et al., 2016). Os autores verificaram que, após um
período de ganho de conhecimento dos usuários, o modelo PSS apresentou uma taxa de crescimento elevado, superando o número de instalações anuais de compra de sistemas PV durante os anos de 2011 a 2014, como pode ser visto na figura 1. Ao término do programa CSI, em ambas as formas de comercialização, obtiveram-se quantidades equivalentes de adotantes.
Figura 1 – Instalações dentro do programa CSI segundo a propriedade do sistema de geração
Fonte: CSS (2017).
No mesmo estudo, aplicou-se um questionário em usuários do modelo PSS para verificar as motivações que fundamentaram a escolha em relação à propriedade dos sistemas (CORFEE et al., 2014). Como pode ser visto na figura 2, 43% dos consumidores escolheram a opção PSS por não terem condições financeiras de adquirir os painéis, e 7% não conseguiram mecanismos para financiamento dos painéis, provando
que o modelo permitiu a inclusão de um novo perfil de usuários no mercado.
Na sequência, 18% escolherem o modelo para evitar os custos referentes à manutenção; somados aos 7% da quinta opção, preocupação com custos ocultos de ser proprietário do sistema, 25% dos entrevistados preferem a opção PSS para evitar os custos de propriedade.
Os 13% que escolheram a terceira opção, permite obter o sistema sem desembolsar dinheiro, demonstram uma predisposição a valorizar mais o custo de oportunidade referente ao montante a ser gasto para adquirir os painéis; e 12% consideraram que a opção PSS era uma opção mais vantajosa no longo prazo. Os autores também relataram que os entrevistados assinalaram questões financeiras como principal motivação para adoção do modelo PSS, seguida por motivações ambientais e, por último, busca por autossuficiência em relação às concessionárias. Figura 2 – Razões para optar pela opção PSS
Fonte: Corfee et al. (2014).
A tendência em optar pela opção PSS se tornou uma realidade em todos os estados americanos que permitem a referida forma de comercialização, com destaque para New Jersey e Arizona, onde o modelo PSS representava, respectivamente, 90% e 81% do mercado residencial de sistemas PV em 2015, conforme figura 3.
Figura 3 – Divisão do mercado americano: proprietários e PSS
Fonte: Barbose e Darghouth (2017).
Em Liu et al. (2014), realiza-se uma análise econométrica dos benefícios e dos custos para avaliar no longo prazo qual tipo de comercialização resultaria em maior valor ao usuário. A opção de adquirir os sistemas pagando integralmente o valor se mostrou a menos vantajosa ao consumidor, representando um custo de US$0,37/kWh. Através de financiamentos bancários, com inclusão de incentivos governamentais, os valores podem cair até US$0,24/kWh, entretanto os critérios para acesso ao financiamento são rígidos, impedindo que todos os cidadãos possam obtê-lo.
Para a opção PSS locação, as empresas provedoras também se beneficiam das isenções fiscais, que repassam a redução de valor ao consumidor final, tornando essa a opção mais vantajosa aos usuários, com custo de US$0,23/kWh. O trabalho de Rai e Sigrin (2013) também verificou que a opção PSS locação era mais vantajosa que comprar um sistema PV. No estudo de Davidson et al. (2015), uma análise
semelhante é feita entre as opções PPA e locação, com a primeira demonstrando maior rentabilidade para os usuários.
A forma de comercialização dos sistemas PV, praticamente em todos os países, é baseada em propriedade, financiamento, operação, monitoramento e manutenção por parte dos usuários. Frantzis et al. (2008) consideram esse um modelo de negócio de geração zero, que a indústria PV está caminhando para deixar para trás, inicialmente nos EUA. A evolução dessa forma de comercialização é chamada de “primeira geração”: compreende a introdução do modelo PSS, tornando a tecnologia mais acessível para uma parcela mais abrangente do mercado.
Com o crescimento e a expansão do mercado, os modelos de negócio evoluiriam para a segunda geração: o modelo PSS estaria integrado com os serviços oferecidos pelas concessionárias de energia. Contudo, apesar de o modelo de negócio PSS ser amplamente utilizado nos EUA, em outros países sua utilização ainda é embrionária.
Burger e Luke (2017) argumentam que alguns analistas da indústria preveem crescimento no modelo de negócio PSS, uma vez que as políticas de feed-in tariff diminuem na Europa. Tayal e Rauland (2017) consideram o modelo PSS uma forma viável para estimular o crescimento do mercado PV na Austrália. Contudo, há poucos casos documentados na literatura que citam aplicações do modelo PSS, com exceção de EUA; resumem-se a Holanda, Suécia, Reino Unido e Cingapura entre os países desenvolvidos, China e Tailândia entre os emergentes.
Na Holanda, um projeto foi implantado em 500 residências baseado no modelo PPA, segundo Huijben e Verbong (2013). Os mesmos autores citam um projeto semelhante, porém baseado no modelo de locação, em que sistemas PV foram instalados em 1000 residências; Yang et al. (2017) apenas mencionam que a empresa Eneo Solution iniciou em 2015 a comercialização dos sistemas PV sob a forma de locação na Suécia. Entretanto, em ambos os casos, não é detalhado se os projetos obtiveram sucesso, tampouco se o modelo PSS encontrou barreiras que impediram sua comercialização. Em Overholm (2015), além da Holanda, citam-se aplicações do modelo PSS no Reino Unido e em Cingapura, porém também sem detalhamento.
O trabalho de Zhang (2016) analisa as formas de comercialização de energia solar PV no mercado chinês, descrevendo como modelos de negócio existentes a venda tradicional dos painéis e o modelo PSS. O caso chinês é semelhante ao encontrado nos EUA, com locação representando um valor fixo pago mensalmente para acesso ilimitado ao
equipamento e PPA referente à venda pelo fornecedor de PSS do kWh consumido pelo usuário final. O autor demonstra as receitas sob o modelo PPA e locação: ambos apresentam igual benefício para o consumidor. O modelo PPA tem obtido maior preferência em relação ao modelo de locação, pois é considerado mais simples pelos usuários. Vale destacar que o governo chinês paga como subsídio à energia elétrica gerada pelos sistemas fotovoltaicos CNY0,42 por kWh, porém não foi encontrado outro estudo que atribua a viabilidade do fornecimento do modelo PSS ao subsídio governamental (ZHANG, 2016).
O modelo PSS também é apresentado no estudo de Tongsopit et
al. (2016) analisando o mercado PV da Tailândia. As comercializações
tanto sob a forma de PPA quanto de locação foram identificadas no país asiático, e a falta de capacidade financeira para a aquisição dos sistemas PV representa o grande motivador para a opção pelo PSS, uma vez que 99% dos proprietários de painéis solares se situam nas classes sociais mais elevadas.
A principal diferença entre o modelo PPA tailandês e o encontrado nos EUA é que neste são acordados valores da tarifa de energia antecipadamente pelos 20-25 anos de contrato, enquanto que no modelo tailandês é aplicado um desconto entre 5% e 10% sobre o valor da tarifa de energia elétrica da concessionária. No entanto, novos contratos de locação não consideram mais a política de feed-in tariff em transição para descontinuidade, tornando-se este um modelo inviável, com a redução do consumo de energia elétrica insuficiente para pagar a mensalidade do sistema PV (TONGSOPIT et al., 2016).
Ainda em relação ao mercado tailandês, Potisat et al. (2017) avaliam o custo nivelado de eletricidade (levelized cost of electricity – LCOE) entre a opção power purchase agreement (PSS) e a compra dos painéis. Os resultados sugerem que o modelo PSS de compra de kWh de energia tem custo 9,54% inferior à aquisição dos sistemas PV – o primeiro apresentou custo de 4,82 THB/kWh (0,14 USD/kWh), enquanto o segundo 5,28 THB/kWh (0,16 USD/kWh) no caso base. Na análise de sensibilidade, entre os doze cenários analisados, somente em dois a opção compra dos painéis foi mais vantajosa (POTISAT et al., 2017).
2.3 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO BRASIL
A matriz elétrica brasileira se destaca em relação aos países desenvolvidos por ser predominantemente formada por fontes renováveis, com 81,7% de participação na matriz de oferta interna de
energia elétrica dos 619,7 TWh gerados em 2016 (MME, 2017). Apesar de a energia solar fotovoltaica apresentar um crescimento de 44,7% em relação a 2015, sua participação na matriz elétrica ainda é pouco significativa, como pode ser visto na figura 4.
Figura 4 – Oferta interna de energia elétrica no Brasil em 2016 (%)
Fonte: MME (2017).
O estudo da EPE (2014) faz uma estimativa do potencial técnico de geração fotovoltaica com base nos níveis de irradiação solar no Brasil, na área de telhado disponíveis para instalação dos sistemas PV e na eficiência da conversão do recurso solar em eletricidade. Os resultados do potencial técnico de geração fotovoltaica em telhados residenciais por unidade da federação em GWh/dia é apresentado na figura 5. Os resultados indicam uma maior capacidade de geração nas regiões mais povoadas do País, em função da maior quantidade de residências.
No mesmo estudo (EPE, 2014), é avaliada a razão entre o potencial fotovoltaico e o consumo de eletricidade residencial de cada estado, indicando, teoricamente, que todos os estados teriam condições de suprir o consumo de eletricidade integralmente com as fontes fotovoltaicas de geração.
Figura 5 – Potencial fotovoltaico residencial no Brasil
Figura 6 – Relação entre potencial PV e consumo residencial
Fonte: EPE (2014).
Essa superioridade de potencial de geração varia de 1,4 a 4 vezes, conforme mostra a figura 6. O Atlas Brasileiro de Energia Solar compara o potencial de geração do Brasil com alguns países europeus de maior capacidade instalada PV e verifica um maior potencial do Brasil, com exceção das regiões sul e norte (PEREIRA et al., 2017).
A capacidade instalada dos sistemas fotovoltaicos de geração tem apresentado elevado crescimento nos últimos anos, passando de 12 sistemas com 44,93 kW em 2011 para 27.074 instalações com 324,15 MW de capacidade instalada até março de 2018 (ANEEL, 2018). O estado de Minas Gerais é líder na instalação de painéis, com 5.730 sistemas, que representam 93,48 MW; seguido de São Paulo, com 5.236 sistemas e 32,8 MW; e Rio Grande do Sul, com 3.218 sistemas, somando 39,27 MW de capacidade instalada. A tabela 1 apresenta o número de sistema PV instalados em cada estado brasileiro, com respectiva capacidade instalada até março de 2018.
Recentemente, alguns estudos acadêmicos e publicações de órgãos governamentais têm buscado avaliar o potencial de geração fotovoltaica do mercado brasileiro. A nota técnica da EPE de 2012 analisou a inserção da geração solar fotovoltaica na matriz elétrica brasileira, em que se avaliam algumas políticas de incentivo financeiro para adoção dos sistemas do ponto de vista de viabilidade da geração distribuída, em comparação com a tarifa das concessionárias de energia. Com base nos preços dos sistemas de geração na época da pesquisa, mesmo com os incentivos governamentais, a aquisição dos sistemas não era vantajosa aos usuários em grande parte dos cenários analisados. Tabela 1 – Sistemas de geração PV no Brasil, por classe e estado de instalação
Estado Total de sistemas Comercial, industrial, rural ou governo Residencial Capacidade instalada (kW) Acre 19 14 5 217,06 Alagoas 120 35 85 1.390,59 Amapá 10 8 2 312,6 Amazonas 25 3 22 259,96 Bahia 582 186 396 5.930,28 Ceará 961 277 684 24.725,48 Distrito Federal 400 59 341 5.031,63 Espírito Santo 728 119 609 3.414,66 Goiás 607 199 408 9.442,85 Maranhão 309 99 210 3.731,96 Mato Grosso 527 174 353 11.724,15
Mato Grosso do Sul 577 131 446 5.804,21
Minas Gerais 5.730 1.477 4.253 93.483,32 Pará 203 24 179 1.319,76 Paraíba 302 94 208 3.390,62 Paraná 1.739 510 1.229 14.875,71 Pernambuco 451 173 278 7.266,31 Piauí 211 123 88 5.015,04 Rio de Janeiro 1.975 250 1.725 20.236,57
Rio Grande do Norte 400 125 275 5.918,85
Rio Grande do Sul 3.218 953 2.265 39.276,03
Rondônia 55 20 35 4.162,87 Roraima 9 3 6 244,57 Santa Catarina 2.306 348 1.958 18.474,6 São Paulo 5.236 766 4.470 32.804,29 Sergipe 167 37 130 1.540,89 Tocantins 143 26 117 1.100 Brasil 27.010 6.233 20.777 321.094,86 Fonte: ANEEL (2018).
O estudo de Konzen (2014) utilizou o modelo de Bass para avaliar a difusão de sistemas de geração PV no Brasil. O autor simulou quatro políticas de incentivo à difusão dos sistemas: desconto no imposto de renda, isenção fiscal dos módulos, ausência de tributação da compensação de energia e net metering. Todas as políticas foram efetivas em aumentar a quantidade de adotantes, que poderiam chegar a um milhão até 2023 no cenário mais otimista.
A nota técnica DEA 19/14 da EPE (2014) faz uma projeção da queda esperada dos custos dos sistemas de geração PV até 2050 no mundo e no Brasil até 2023, com os valores passando de R$7,7/Wp em 2012 para uma expectativa de R$4,1/Wp em 2023 no mercado residencial. O estudo também avalia o impacto na alteração da tributação do ICMS sobre o total de energia gerado pelos painéis ou somente sobre o excedente líquido consumido pelos usuários. Os resultados mostram que a tributação somente sobre o excedente líquido consumido pelos usuários é capaz de reduzir o custo nivelado da geração fotovoltaica em até 19%, gerando um aumento no número de adotantes da tecnologia que resultaria em uma capacidade instalada de 1,3GWp. O Plano Decenal de Expansão de Energia 2024, publicado pelo Ministério de Minas e Energia (MME, 2015), segue a previsão do estudo anterior da EPE, mantendo a projeção de capacidade instalada em 1,3GWp.
Por meio da nota técnica 56/2017, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL, 2017) realizou correções na estimativa de usuários de sistemas PV no mercado brasileiro, considerando um cenário mais conservador de difusão da tecnologia, decorrente da alteração da bandeira tarifária para amarela (anteriormente considerada vermelha), e ainda ajustes no modelo matemático para retratar a sensibilidade dos usuários ao payback dos equipamentos. Bernardes (2017) e Garcia (2017) também propõem modelos matemáticos para estimativa do mercado brasileiro de energia solar PV.
Em todos os estudos apresentados anteriormente, a única forma considerada de comercialização dos sistemas PV é por meio da aquisição da propriedade pelo usuário final. Mesmo nos documentos governamentais que projetam o plano de desenvolvimento da matriz elétrica brasileira, a comercialização dos painéis solares sob forma de PSS não é mencionada.
Atualmente, alguns empreendedores brasileiros implementaram o modelo PSS ao mercado de energia solar PV através de locação. Uma entrevista informal com o diretor de uma dessas empresas foi realizada, tendo sido informado que a empresa possuía uma carteira de vinte clientes, porém com uma lista de espera de mais de 100 potenciais
