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Avaliação da Economia de Energia atribuída ao Programa Selo PROCEL em Freezers e Refrigeradores RAFAEL BALBINO CARDOSO
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Therezinha Abreu Amado
1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA ENERGIA Avaliação da Economia de Energia atribuída ao Programa Selo PROCEL em Freezers e Refrigeradores RAFAEL BALBINO CARDOSO Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Energia como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestre em Ciências em Engenharia da Energia. Janeiro de 2008 Itajubá - MG
2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA ENERGIA Avaliação da Economia de Energia atribuída ao Programa Selo PROCEL em Freezers e Refrigeradores RAFAEL BALBINO CARDOSO Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Energia como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestre em Ciências em Engenharia da Energia. Área de Concentração: Planejamento Energético Orientador: Prof. Dr. Luiz Augusto Horta Nogueira Co-orientador: Prof. Dr. Jamil Haddad Janeiro de 2008 Itajubá - MG
3 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ MESTRADO DE ENGENHARIA DA ENERGIA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Avaliação da Economia de Energia atribuída ao Programa Selo PROCEL em Freezers e Refrigeradores AUTOR: Rafael Balbino Cardoso Prof. Dr. Luiz Augusto Horta Nogueira UNIFEI Prof. Dr. Jamil Haddad UNIFEI Prof. Dr. Gilberto De Martino Jannuzzi UNICAMP Prof. Dr. Carlos Roberto Rocha UNIFEI
4 AGRADECIMENTOS A Deus que está comigo em todos os momentos de minha vida. Aos professores Luiz Augusto Horta Nogueira, Jamil Haddad e Carlos Roberto Rocha pela valiosa orientação, incentivo e apoio na elaboração deste trabalho. Aos amigos Menandro, Emerson, Éldon, Moises e Amaury Caruzzo pelas informações e discussões que resultaram em melhorias na abordagem e desenvolvimento do trabalho. Aos familiares, em especial meus pais, Albino de Souza Cardoso e Maria Cleuza Balbino Cardoso, amigos e colegas de trabalho que direta ou indiretamente contribuíram na elaboração deste trabalho. ii
5 RESUMO Programas de fomento à eficiência energética e redução das perdas no uso final de energia têm sido desenvolvidos em diversos países, associados a uma maior consciência da problemática energética e ambiental. No Brasil destaca-se o Programa Selo PROCEL, com o objetivo de informar aos consumidores sobre o desempenho energético de equipamentos elétricos, coletores solares térmicos e reservatórios de água associados. O presente trabalho avalia os impactos energéticos atribuídos a esse programa, particularmente no âmbito de refrigeradores e freezers domésticos, levando em conta os efeitos de temperatura ambiente e degradação de eficiência dos equipamentos, sendo contabilizados os impactos ao longo da vida útil do equipamento. Segundo a avaliação efetuada, baseando-se nos valores de consumo unitários ajustados e para um parque de equipamentos estimado em bases regionalizadas e desagregado por idade e categoria, em 2005 os freezers e refrigeradores instalados no Brasil consumiram GWh, significando uma economia de 4,2% (1.012 GWh) frente ao consumo que seria observado caso não fosse adotado o Selo PROCEL e apenas se observasse a evolução tecnológica tendencial nesses equipamentos. O potencial total de economia, correspondente à plena adoção do Selo nesses equipamentos é estimado em 7,6% (1840 GWh). Considerando as necessidades de potência, estimou-se que o Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores, contribuiu para uma redução na demanda de ponta em cerca de 150 MW em 2005, correspondente a 0,24% da demanda máxima registrada nesse ano no Sistema Interligado Nacional. A análise econômica da viabilidade da aquisição de equipamentos com Selo PROCEL mostrou que mesmo os consumidores com menores tarifas são beneficiados economicamente pela compra de refrigeradores mais eficientes, sinalizando que o consumidor consegue pagar a diferença de preço entre o equipamento com o Selo PROCEL e um menos eficiente em um período de seis a quinze anos dependendo basicamente das condições tarifárias, da temperatura ambiente e taxa de desconto consideradas. Palavras chave: Eficiência energética, etiquetagem, freezers e refrigeradores eficientes. iii
6 ABSTRACT Governmental programs to promote energy efficiency and reduce energy losses at consumer level have been developed in many countries, associate to an increasing awareness of energy and environmental challenges in forthcoming years. In Brazil the PROCEL Label Program is well known, aiming to inform the consumers about energy performance of electric and solar thermal appliances. The current work evaluates the energy impact attributed to this program as regards refrigerators and freezers for household use, taking in account the effects of ambient temperature and efficiency degradation of the equipment, as well as considering the accumulated saving while the equipment is used. Considering the adjusted unit consumption and the number of equipment in use estimated in regional bases and disaggregated for age and capacity, it was possible to estimate that in 2005 freezers and refrigerators installed in Brazil consumed 23,122 GWh, which means an economy of 4.2% (1,012 GWh) as regards to the consumption that would be observed if there is no PROCEL LABEL and the performance evolution was just following the historical trend. The total saving potential, correspondent to the full adoption of the PROCEL Label was estimated in 7.6% (1840 GWh). Considering the impact on capacity requirement, the PROCEL Label Program in the scope of freezers and refrigerator, contributed for a reduction of about 150 MW, corresponding to 0.24% of the maximum demand observed in 2005 in the National Interconnected System. In economic terms, the feasibility analysis of acquisition of a typical refrigerator with PROCEL Label showed that even low tariff consumers have gains by purchasing more efficient appliances, with energy savings enough to pay the price difference between a labeled equipment and one less efficient, in a period of six to fifteen years depending mainly on electricity tariff, ambient temperature and discount rate. Key words: Energy efficiency, labeling, efficient freezers and refrigerator iv
7 SUMÁRIO LISTA DE TABELAS...vii LISTA DE FIGURAS...ix LISTA DE SIGLAS...xii LISTA DE SÍMBOLOS...xiv PARTE I: Contexto da Dissertação 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Contexto Internacional e Nacional de Conservação de Energia Impactos Sociais e Ambientais de Economia de Energia Fundamentos de adoção de medidas de Eficiência energética Impactos dos Freezers e Refrigeradores no Programa Selo PROCEL de Economia de Energia Tecnologia, desempenho e etiquetagem de freezers e refrigeradores Modelagem atual de Avaliação de Economia de Energia atribuída ao Programa Selo PROCEL PARTE II Desenvolvimento e implementação de um Modelo de Avaliação 4. METODOLOGIA MODELO CONCEITUAL PROPOSTO DE AVALIAÇÃO DO SELO PROCEL Premissas Consumo médio de energia Degradação de eficiência Influência da temperatura Parque de equipamentos Consumo total de energia Economia de energia Redução de Demanda de Ponta ANÁLISE DE INCERTEZA DO MODELO PROPOSTO v
8 6.1. Incertezas associadas ao Modelo Propagação das Incertezas RESULTADOS Economia de energia atribuída ao programa selo PROCEL Redução da demanda no horário de ponta Comparações PARTE III Aplicação da Modelagem Proposta 8. ESTIMATIVAS E PROJEÇÕES DE ECONOMIA DE ENERGIA EM ANOS FUTUROS ANÁLISE ECONÔMICA PARTE IV Conclusões e sugestões 10. CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICES vi
9 LISTA DE TABELAS Tabela 3. 1 Retas de consumo padrão das categorias Tabela 3. 2 Índices mínimos de eficiência das classes de eficiência energética para freezers e refrigeradores Tabela 5. 1 Impacto do efeito Free rider no consumo do parque de equipamentos Tabela 5. 2 Modelagens para a avaliação de Economia de Energia Tabela 6. 1 Impacto de incertezas das variáveis no modelo Tabela 6. 2 Incerteza do modelo Tabela 7. 1 Influência do consumo de energia de freezers e refrigeradores no setor residencial Tabela 7. 2 Resultados de Economia de Energia e Redução de Demanda de Ponta Tabela 8. 1 Entrada de dados para elaboração do modelo de regressão de economia de energia de freezers e refrigeradores Tabela 8. 2 Linearização dos dados de entrada do modelo de regressão dos equipamentos de freezers e refrigeradores Tabela 8. 3 Resultados parciais do modelo de Regressão Múltipla de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL Tabela 8. 4 Resultados finais do modelo de Regressão Múltipla de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL Tabela 8. 5 Comparação de resultados de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, freezers e refrigeradores Tabela 9. 1 Custos específicos de refrigeradores de uma porta Tabela 9. 2 Custo médio da Tarifa de Energia R$/kWh Tabela Consumo específico de refrigeradores de uma porta kwh/l.ano vii
10 Tabela 9. 4 Taxa de juros de varejistas aplicada em pessoas físicas para financiamento de refrigeradores Tabela 9. 5 Custo total médio anual de refrigeradores de uma porta de 300 l viii
11 LISTA DE FIGURAS Figura 1. 1 Selo PROCEL e Etiqueta de Eficiência energética Figura 3. 1 Resultados de economia de energia devido ao Selo PROCEL Figura Redução de consumo de refrigeradores base Figura 3. 3 Esquema do ciclo de compressão Figura 3. 4 Etiquetas de Eficiência Energética Figura 3. 5 Etiqueta Energy Star Figura 3. 6 Retas de consumo padrão de refrigeradores de uma porta Figura 3. 7 Resultados de economia de energia obtidos pelo modelo atual (freezers e refrigeradores) Figura Consumo específico de um equipamento Figura 5. 2 Evolução do consumo de energia do parque de equipamentos Figura 5. 3 Fluxograma do modelo proposto Figura Porcentagem de refrigeradores por capacidade Figura 5. 5 Característica do parque de freezers Figura 5. 6 Evolução do consumo de refrigeradores Figura 5. 7 Fator de degradação de eficiência (FD) Figura 5. 8 Localização das Estações Meteorológicas Figura 5. 9 Temperaturas médias ponderadas Figura Influência da temperatura no consumo médio de refrigeradores de uma porta SS Figura Distribuição dos equipamentos por região Figura Distribuição de freezers e refrigeradores Brasil Figura Fração de equipamentos com o Selo PROCEL Figura Parque de refrigeradores Figura Sucateamento de equipamentos Figura Evolução do parque de refrigeradores no Brasil Figura Evolução do parque de freezers no Brasil Figura Consumo de energia do parque de freezers e refrigeradores Brasil ix
12 Figura 6. 1 Fatores que interferem nas incertezas do modelo Figura 7. 1 Economia anual de refrigeradores Figura 7. 2 Economia de anual de freezers Figura 7. 3 Economia acumulada de refrigeradores Figura 7. 4 Economia acumulada de freezers Figura 7. 5 Economia anual de freezers e refrigeradores Figura 7. 6 Economia acumulada de energia de freezers e refrigeradores Figura 7. 7 Participação das categorias de equipamentos na economia de energia Figura 7. 8 Redução de demanda de ponta atribuída a todas as categorias Figura 7. 9 Economia total acumulada de freezers e refrigeradores atribuída ao Programa Selo PROCEL Figura Economia atribuída a refrigeradores no ano de Figura Economia atribuída a freezers no ano de Figura Fração de economia de energia por região brasileira Figura 8. 1 Correlação entre o Modelo Proposto e o Modelo de Regressão Múltipla para estimativa de Economia de Energia atribuída ao Selo PROCEL Figura 9. 1 Preço específico de refrigeradores de uma porta por classe Figura 9. 2 Custo anual específico de refrigeradores de uma porta para classe de consumo <=200 kwh/mês Figura Custo anual específico de refrigeradores de uma porta para classe de consumo >200 kwh/mês Figura 9. 4 TIR referente à diferença de preço entre um refrigerador de 300 l com o Selo PROCEL e um menos eficiente (<=200 kwh/mês) Figura 9. 5 TIR referente à diferença de preço entre um refrigerador de 300 l com o Selo PROCEL e um menos eficiente (>200 kwh/mês) x
13 Figura 9. 6 Sensibilidade tarifária na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Norma (Condições de ensaio) Figura 9. 7 Sensibilidade tarifária na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Região Sul Figura 9. 8 Sensibilidade da taxa de juros na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Norma (Condições de ensaio) Figura 9. 9 Sensibilidade da taxa de juros na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Região Sul Figura Sensibilidade do período de pagamento na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Norma (Condições de Ensaio) Figura Sensibilidade do período de pagamento na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Região Sul xi
14 LISTA DE SIGLAS ABINEE Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica ABILUX Associação Brasileira da Indústria de Iluminação ABRAVA Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento ACE Ações para Conservação de Energia ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica BEN Balanço Energético Nacional BEU Balanço de Energia Útil CEPEL Centro de Pesquisas de Energia Elétrica CIPEC Canada Program for Energy Conservation CME Consumo Médio de Energia Elétrica ECCJ Centro de Conservação de Energia do Japão EERE Office of Energy and Renewable Energy ELETROBRAS Centrais Elétricas Brasileiras S.A ELETROS Associação Nacional de Fabricantes de Produtos Eletroeletrônicos EPA Agência Norte Americana de Meio Ambiente EST Energy Saving Trust GLD Gerenciamento pelo Lado da Demanda IBGE Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IDAE Ia Diversificacion y Ahorro de la Energia IDEC Instituto Brasileiro de Defesa do Consumidor IIEC International Institute for Energy Conservation INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais LBNL Lawrence Berkeley National Laboratory NRCan Natural Resources Canadá OEE Office of Energy Efficiency PBE Programa Brasileiro de Etiquetagem P&D Pesquisa e Desenvolvimento PIMPV Protocolo Internacional para Medição e Verificação de Performance xii
15 PNAD Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios PROCEL Programa de Nacional de Conservação de Energia Elétrica UHE Usina Hidrelétrica xiii
16 LISTA DE SÍMBOLOS CE Consumo de Energia Elétrica COP Coeficiente de Performance Ideal CN Consumo de Energia Elétrica do Parque de Equipamentos cs Com Selo PROCEL EE Economia de Energia Elétrica Fm Participação do Mercado das Marcas de Freezers e Refrigeradores FCP Fator de Crédito do PROCEL FD Fator de Degradação de Eficiência FSP ou F Fração de Freezers e Refrigeradores com Selo PROCEL FU Fator de Utilização i Com Selo PROCEL ou Sem Selo PROCEL e Faixa de Volume Ajustado j L Número de Marcas de Equipamentos LI Limite Inferior de Incerteza LS Limites superiores de incerteza m Marca dos Equipamentos N Parque de Equipamentos n Número de Equipamentos Qt Carga térmica ss Sem Selo PROCEL T Temperatura V Vendas VA Volume Ajustado Vdu Vida Útil do Equipamento x Incerteza da Variável x y Incerteza da Variável y α Coeficiente de Sucateamento para idade de 16 anos dos equipamentos β Coeficiente de Sucateamento para idade de 15 anos dos equipamentos xiv
17 PARTE I: Contexto da Dissertação 1. INTRODUÇÃO Programas de fomento à eficiência energética e redução das perdas no uso final de energia têm sido desenvolvidos em diversos países, associados a uma maior consciência da problemática energética e ambiental. Muitos países empregaram medidas buscando reduzir as perdas e desperdícios de energia com benefícios econômicos e ambientais. Na década de oitenta surgem no Brasil programas que promovem a Eficiência energética, o Programa CONSERVE, que constituiu o primeiro esforço de peso para promover a Eficiência energética na indústria, o Programa Brasileiro de Etiquetagem PBE do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial INMETRO, e, o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica PROCEL da Eletrobrás que em 1993 criou o Programa Selo PROCEL de economia de energia que tem como meta principal informar os consumidores brasileiros dos produtos elétricos mais eficientes. Os primeiros equipamentos a receberem o Selo PROCEL foram os freezers e refrigeradores, em Posteriormente as lâmpadas fluorescentes compactas e circulares, reatores eletromagnéticos, condicionadores de ar, motores, coletores solar térmicos e reservatórios térmicos também receberam o Selo PROCEL. Com base na experiência adquirida no desenvolvimento do presente trabalho verificouse que uma das grandes dificuldades de se realizar nas medidas de eficiência energética é a realização da Medição e Verificação, pois, exige algumas inferências e estimativas para a avaliação de desempenho energético de milhões de equipamentos instalados por todo o país, que gera incertezas nos resultados obtidos. Nesse sentido o PROCEL vem atuando, em parceria com as universidades brasileiras e apoio de instituições nacionais e iniciativa privada, em pesquisas de mercado e desenvolvimento de metodologias de avaliação dos impactos energéticos do Programa Selo PROCEL. 1
18 A metodologia de Medição e Verificação dos impactos energéticos atribuídos ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores, desenvolvida no presente trabalho segue algumas premissas do Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance - PIMVP como por exemplo, estabelecimento de linhas de base e avaliação ao longo da vida útil dos equipamentos para analises de resultados. Ressalta-se de início que o presente trabalho analisa o impacto energético do Programa Selo PROCEL, que se aplica apenas aos modelos mais eficientes, de classe A, no âmbito de freezers e refrigeradores, já os impactos do PBE, que cobrem todas as classes de um dado tipo de equipamento e desenvolvido com o envolvimento do CEPEL e PROCEL, não foram analisados. Não obstante, cabe reiterar que ambos os programas são complementares, convergem em seus objetivos e mais que a avaliação individualizada de cada um deles, é interessante conhecer o impacto da informação que o PROCEL e o INMETRO fornecem ao comprador de equipamentos consumidores de energia elétrica e como tal informação afeta o cenário energético. No Brasil os rótulos de Eficiência energética são usados de forma voluntária desde No ano de 2001 o governo brasileiro introduziu uma legislação (Lei (BRASIL, 2001)) de padrões de mínima eficiência que passou a ser obrigatória para os equipamentos elétricos adquirirem a Etiqueta de Eficiência energética ou Selo PROCEL (Queiroz et.al, 2007). 2
19 Figura 1. 1 Selo PROCEL e Etiqueta de Eficiência energética. Fonte: PROCEL (2006) O presente trabalho inclui o desenvolvimento metodológico utilizado para a avaliação do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL e detalha sua aplicação para os equipamentos estudados, apresentando os equacionamentos e cálculos de consumo de energia, formação do parque de refrigeradores e freezers e economia de energia, desagregados por categoria e região do país. Desagregação necessária para a avaliação ao longo da vida útil dos equipamentos, incluindo os efeitos dependentes da idade dos equipamentos e temperatura ambiente. Os capítulos seguintes apresentam os objetivos do trabalho seguidos de uma apresentação do contexto nacional e internacional no uso racional e eficiente da energia. Será apresentada em seguida a modelagem de avaliação do impacto energético do Programa Selo PROCEL utilizada anteriormente e a modelagem proposta com seus respectivos resultados e comparações. Será elaborado um modelo de Regressão Múltipla que incorpore a modelagem proposta para estimativas de economia de energia para anos futuros e, por fim, serão apresentadas análises de viabilidade econômica de aquisição de refrigeradores com Selo PROCEL na primeira compra, ou seja, sem valor residual. 3
20 2. OBJETIVOS O objetivo central do presente estudo é estudar uma nova metodologia, mais consistente com relação à metodologia utilizada pelo PROCEL até o ano de 2005, para avaliar o impacto energético do Programa Selo PROCEL na economia de energia e redução de demanda de ponta, no âmbito de freezers e refrigeradores. A nova metodologia permite a avaliação ao longo da vida útil dos equipamentos de forma desagregada (por categoria de que equipamentos, idade e região do país) para a inclusão dos efeitos de degradação de eficiência e temperatura ambiente. Os objetivos específicos são referentes às aplicações da metodologia proposta: 1. Realizar projeções de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL em anos futuros através de um modelo de Regressão Múltipla linear. 2. Realizar análises de viabilidade econômica de aquisição de refrigeradores de uma porta com o Selo PROCEL, já que essa categoria representa mais da metade do mercado de freezers e refrigeradores domésticos do país. O presente estudo decorre essencialmente da experiência acumulada durante um projeto de revisão da metodologia de avaliação de resultados do Selo PROCEL no âmbito dos refrigeradores e freezers, que forneceu não apenas a motivação como também a maioria expressiva das informações utilizadas. Este trabalho foi desenvolvido pela FUPAI, Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Industria, sob a coordenação do Prof. Luiz Augusto Horta Nogueira. 4
21 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Como observou JANNUZZI (2004), os choques do petróleo de e criaram a percepção de escassez e elevaram os preços dos energéticos, justificando investimentos no aumento da produção de petróleo nacional, em conservação e maior eficiência no uso dos seus derivados e na diversificação de fontes alternativas de energia. Estima-se que atualmente a eficiência global de conversão de energia primária em energia útil é de aproximadamente um terço (33%). Em outras palavras, dois terços da energia primária são dissipados no processo de conversão, principalmente sob a forma de calor a baixas temperaturas. Segundo estimativas para os próximos 20 anos, a quantidade de energia primária poderá ser reduzida de 25% a 35% nos países industrializados com ganhos econômicos significativos. Reduções de mais de 40% poderão ser obtidas na economia em transição da Europa Oriental e ex-união Soviética. Nos países em desenvolvimento, que se caracterizam por um alto índice de crescimento econômico e também por uma grande presença de equipamentos obsoletos, os potenciais de melhora são ainda maiores, entre 30% e 45% (GOLDEMBERG e VILLANUEVA, 2003). O uso eficiente de energia apresenta importantes marcos no Brasil e no exterior, os quais serão revistos e comentados posteriormente. Entre as principais iniciativas tomadas pelo Brasil para a promoção do uso eficiente da energia destacam-se a criação do Programa Selo PROCEL de Economia de Energia em 1993, cujo objetivo é informar os consumidores dos produtos de maior eficiência energética no mercado, e a implementação de algumas leis, como por exemplo, a Lei n /2001 que dispõe sobre a Política Naci onal de Conservação e Uso Racional de Energia. 5
22 3.1. Contexto Internacional e Nacional de Conservação de Energia As crises do petróleo dos anos setenta, o crescimento econômico acelerado, o aumento da urbanização e a poluição ambiental fizeram surgir maiores preocupações com relação à Eficiência energética e vários países industrializados organizaram-se e políticas e fundos significativos foram levantados para investimentos em projetos de eficiência energética e fontes renováveis de energia, cujo objetivo era garantir o suprimento de energia, diminuindo-se a dependência do petróleo e seus derivados (GELLER et al, 2006). Em meados dos anos oitenta, com a estabilização do preço do petróleo, diminuiu a preocupação com relação à segurança do suprimento de energia. Os fundos disponíveis para financiar as atividades de conservação e diversificação das fontes primárias de energia foram, conseqüentemente, bastante reduzidos. No final dos anos 80, o impacto das emissões de poluentes, principalmente as oriundas da queima de combustíveis, na variação climática global, tornou-se uma preocupação mundial. Esta preocupação e alternativas de solução foram amplamente discutidas no encontro internacional realizado em 1992, na cidade do Rio de Janeiro; posteriormente, na cidade japonesa de Kyoto em 1997, firmou-se um acordo internacional, onde os países signatários estabeleceram metas de redução de emissões de CO 2. Para se atingir essas metas tornaram-se imprescindível uma maior eficiência em toda a cadeia energética, isto é, desde a produção de energia até seu uso final, bem como uma maior participação de fontes renováveis de energia na matriz energética. Segundo HADDAD et al (1999) entre os vários países com ações voltadas à conservação de energia, tem-se como exemplo o Reino Unido, que criou o Energy Saving Trust EST, com uma atuação direcionada para a eficiência energética nos setores residencial e comercial, dentro de uma perspectiva social, além da preocupação com a redução das emissões de CO 2. Os programas implantados 6
23 têm se concentrado em atividades de marketing, visando aumentar a conscientização das pessoas com relação às vantagens do uso eficiente da energia, e na concessão de incentivos financeiros para produtos, equipamentos e serviços que possibilitem melhorias na eficiência energética dos setores em que o EST atua. Na França, a agência encarregada de desenvolver atividades nas áreas de eficiência energética foi a Agence de I Envioronnement et de la Matrise de I Energie ADEME. Sua atuação compreendia, entre outras, atividades de marketing (campanhas de conscientização e de difusão de informações) e a realização de estudos de planejamento e de serviços de assessoria e consultoria. No Japão, o Energy Conservation Center of Japan ECCJ foi criado em 1978, como uma medida do governo para minimizar o consumo energético em face da crise do petróleo dos anos setenta. Hoje, os programas do ECCJ abrangem os setores residencial, comercial, industrial e de transportes. Devem-se ressaltar o amplo trabalho de divulgação de informações e conscientização dos consumidores com relação à conservação de energia, os esforços de GLD (Gerenciamento pelo Lado da Demanda), além do estabelecimento de normas de eficiência energética para a construção civil, dentre outras várias ações (HADDAD et al, 1999). Em junho de 1992 o governo canadense promulgou o Energy Efficient Act. Esta lei delegou ao Natural Resources Canadá NRCan autoridade para promover programas de conservação e fontes renováveis de energia. Em 1998 o governo criou o Office of Energy Efficiency OEE, com o objetivo de renovar e fortalecer o comprometimento do Canadá com relação à eficiência energética. A OEE tem implementado programas em vários setores, como por exemplo, o residencial e comercial (normas na construção civil, padrões mínimos de eficiência para aparelhos eletrodomésticos, iluminação, etc.). Em particular para o setor industrial, tem-se o Canadian Program for Energy Conservation - CIPEC, como um braço importante do Natural Resources Canadá NRC na área industrial (HADDAD et al, 1999). 7
24 De acordo com uma publicação do Departamento de Energia dos Estados Unidos DOE (International Energy Outlook 2001, DOE/EIA ), os americanos, com 4,6% da população do mundo, utilizam 26% de toda a energia e 30% de toda a eletricidade consumida mundialmente. Em valores comparativos per capita, os EUA consomem 8 vezes mais do que a América Latina. Nos EUA, o Office of Energy Efficiency and Renewable Energy EERE foi criado com o objetivo de desenvolver tecnologias eficientes, sob a ótica do consumo energético, e fontes renováveis de energia que tenham custos razoáveis, que sejam benéficos ao meio ambiente e que propiciem oportunidades para se aumentar a competitividade do País. Atualmente têm-se várias ações de eficiência energética sendo desenvolvidas nos EUA com o suporte e aval da Agência Norte Americana de Meio Ambiente EPA (GELLER, 2003). O Instituto para la Diversificacion y Ahorro de la Energia IDAE desenvolve, na Espanha, os programas governamentais na área de conservação de energia. O IDAE tem fomentado a conservação de energia através do financiamento de projetos nesta área, por meio de serviços técnicos propiciados por ele próprio, e via tarefas de difusão. Segundo GELLER et al (2004) no período de 1975 a 2001 o Brasil apresentou um aumento de 250% no consumo de energia enquanto que o consumo per capita aumentou 60% principalmente devido ao grande crescimento industrial, urbanização e ao aumento do nível de uso de energia nos setores residencial e comercial. Conforme GHISI et al (2007) no período de 1987 a 2000 o aumento do consumo de energia elétrica no setor residencial foi de 6% a.a.. O aumento do consumo energético pela sociedade brasileira criou um grande potencial para as ações de eficiência energética no país. O Brasil foi capaz de promover iniciativas bem sucedidas com criação de leis, alguns programas específicos de conservação, regulamentos e mecanismos modernos e úteis para avançar a introdução de melhores tecnologias e práticas para uso eficiente de energia. Em contrapartida, tem sido medíocre na gestão e implementação 8
25 inteligente das mesmas. Infelizmente, a resultante final dos esforços desses quase 30 anos, é modesta e frustrante para aqueles que conhecem o potencial e as oportunidades perdidas (JANNUZZI, 2004). Entre as leis criadas para a promoção da Eficiência energética no Brasil destacam-se duas. A primeira refere-se à Lei n /2001, que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia, prevendo o estabelecimento de níveis máximos de consumo específico de energia, ou mínimos de eficiência energética, de máquinas e aparelhos consumidores de energia fabricados e comercializados no país, responsabilidade do Comitê Gestor de Indicadores e de Níveis de Eficiência energética (CGIEE), constituído pelo Executivo nos termos do Decreto 4.059, também de A segunda refere-se à Lei 9.991/2000, que tem orientado a aplicação de 0,5% do faturamento das concessionárias de energia elétrica em Pesquisa e Desenvolvimento P&D e eficiência energética. Como observa JANNUZZI (2005) a implementação da Lei 9.991/2000 pode resultar em benefícios ambientais e sócio-econômicos para a sociedade, no entanto, se espera que os esforços que vêm sendo tomados para promover a eficiência energética no país possam contribuir para um desenvolvimento tecnológico mais satisfatório. O Programa CONSERVE, criado em 1981, constituiu-se no primeiro esforço de peso em termos de conservação de energia, visando à promoção da eficiência energética na indústria, ao desenvolvimento de produtos e processos energeticamente mais eficientes, e ao estímulo à substituição de energéticos importados. O CONSERVE oferecia a possibilidade de realização de diagnósticos energéticos em estabelecimentos industriais, sem ônus para as indústrias, visando identificar o potencial de conservação de energia em cada caso. 9
26 A política de tarifas irreais" de energia elétrica, exercida na década de oitenta, com vistas à estabilização dos índices inflacionários, tornava inviável o financiamento da expansão do sistema elétrico, haja vista o elevado montante de investimentos requeridos e o longo prazo de maturação dos grandes projetos de geração e transmissão priorizados na época. Dessa forma, uma opção estratégica em face da conjuntura existente foi a implementação de uma política de conservação do uso de energia elétrica, que acabou por se refletir na criação, em 1985, do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica - PROCEL, sob a coordenação da ELETROBRÁS. Em 1993 foi desenvolvido pelo PROCEL, o Programa Selo PROCEL de Economia de Energia, um programa voluntário com os objetivos de orientar os consumidores e estimular a fabricação e comercialização de produtos mais eficientes no país. No ano seguinte foram estabelecidos, em conjunto com fabricantes, consumidores (representados pelo Instituto Brasileiro de Defesa do Consumidor IDEC e o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial INMETRO), os critérios para a concessão do Selo, sua marca e as bases para a realização de todo esse processo. Em 1995, já apareciam no mercado brasileiro os primeiros produtos com o Selo PROCEL: os refrigeradores de uma porta; de duas portas ou combinados e freezer vertical. Posteriormente, considerando sua participação no consumo de energia elétrica nacional, foram incorporadas as categorias: freezer horizontal, aparelho de ar-condicionado de janela, motores elétricos trifásicos até 10 CV (hoje abrangendo até 250 CV), coletores solares planos para aquecimento de água para banho e piscina e reservatórios térmicos. Visando estabelecer os critérios técnicos e indicar os equipamentos premiados, foi constituída, pela Secretaria Executiva do PROCEL, uma Comissão de Análise Técnica composta por um representante das seguintes entidades: PROCEL, na condição de Coordenador; Centro de Pesquisas de Energia Elétrica CEPEL; Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial INMETRO; Instituto de Defesa do Consumidor IDEC; Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica ABINEE; Associação Nacional de Fabricantes de Produtos 10
27 Eletro-Eletrônicos ELETROS; Associação Brasileira de Refrigeração, Ar- Condicionado, Ventilação e Aquecimento ABRAVA; Associação Brasileira da Indústria de Iluminação ABILUX. Os critérios atualmente em vigor para a concessão do Selo PROCEL de Economia de Energia são os seguintes: 1. O produto deve fazer parte do Programa Brasileiro de Etiquetagem PBE, coordenado pelo INMETRO; 2. O produto deve ser submetido anualmente a ensaios de desempenho em laboratórios de referência indicados pelo PROCEL e pelo INMETRO; 3. De acordo com a classificação obtida pelo produto no processo de etiquetagem, recebem o Selo PROCEL de Economia de Energia os equipamentos da classe A. De acordo com os resultados dos testes, os modelos são classificados conforme a eficiência energética de A a G, sendo os de classe A aqueles de maior eficiência. A cada ano o Programa Selo PROCEL vem ampliando sua atuação com a inclusão de novas categorias de produtos, atualmente o Selo PROCEL é atribuído motores elétricos trifásicos, lâmpadas fluorescentes (compactas e circulares), reatores eletromagnéticos (para lâmpadas fluorescentes tubulares e a vapor de sódio), freezers, refrigeradores, aparelhos de ar-condicionado (janela e split), coletores solares (banho e piscina) e reservatórios térmicos. Tal sinalização oferece à sociedade um importante instrumento para distinguir os modelos mais eficientes em cada categoria e conseqüentemente reduzir o consumo de energia elétrica do país. No ano de 2005, o Selo PROCEL foi concedido a modelos distribuídos em 18 categorias de produtos num total de 64 empresas agraciadas (PROCEL, 2005). Durante a primeira fase do PROCEL, que vai da sua criação até 1989, observa-se uma concentração do Programa sobre as seguintes atividades (PROCEL, 2005): 1. Promoção de pesquisa e desenvolvimento de equipamentos eficientes; 11
28 2. Padronização e certificação de equipamentos empregados no uso final da energia elétrica; e, 3. Levantamentos e análises de hábitos de consumo e eficiências de uso de equipamentos elétricos. Após a crise energética de 2001 e mais recentemente a partir de 2004, o PROCEL vem passando por um processo de revitalização. Atualmente, as principais ações do PROCEL são desenvolvidas no âmbito dos seguintes programas: educação; prédios públicos; setor industrial; etiquetagem; setor de saneamento; iluminação pública; apoio às universidades e centros de pesquisa. Além destes programas, o PROCEL ainda desenvolve vários outros trabalhos de base, para suporte e desenvolvimento das ações de conservação de energia, como: treinamento; suporte ao P&D do setor elétrico; sistemas de informação, gerenciamento e avaliação de resultados; seminários e conferências (HADDAD et al, 2006). É nesse processo de revitalização que se propõe revisar os processos de avaliação dos resultados Programa Selo PROCEL, coadjuvado pelo PBE Impactos Sociais e Ambientais de Economia de Energia Desde a sua implantação o PROCEL proporcionou uma economia total de energia estimada de GWh e uma redução de demanda na ponta de MW, o que equivale à energia elétrica necessária ao atendimento de cerca de 12,7 milhões de residências durante o período de um ano ou à energia tipicamente fornecida por uma usina hidrelétrica com aproximadamente 5,1 GW de capacidade e investimentos evitados, correspondentes, no sistema elétrico brasileiro da ordem de R$ 15 bilhões. Apenas para 2005, se estima que os projetos realizados no âmbito do PROCEL contribuíram para uma economia de energia de GWh e uma redução de demanda no período de ponta de 585 MW. Esses resultados podem ser comparados à energia tipicamente fornecida por uma usina hidrelétrica com capacidade de 518 MW, representando investimentos evitados para o setor elétrico da ordem de R$ 1,8 bilhão (PROCEL, 2006). 12
29 Os resultados de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, apresentados anteriormente podem não corresponder à realidade, pois a metodologia utilizada para a verificação dos resultados não considera algumas variáveis que interferem significativamente no consumo dos equipamentos, como os efeitos climáticos e de perda de desempenho dos equipamentos ao longo da vida útil. Por essa razão é importante a revisão metodológica de verificação do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL, como ultimamente se implementa nesse programa. Acredita-se que os investimentos necessários para as ações de eficiência energética, ou seja, em fontes ocultas de energia através das Usinas Virtuais tanto por mudanças de hábitos de uso quanto pelo uso de equipamentos eficientes, sejam menores do que aqueles necessários à expansão da oferta de energia elétrica, pois, medidas simples de conscientização podem levar a economias substantivas, apenas pela redução das perdas e sem afetar os serviços providos pela energia (NOGUEIRA, 2007). As ações voltadas ao gerenciamento da demanda sejam através de aspectos gerenciais (por mudanças de hábitos de uso) ou produção e uso de equipamentos mais eficientes, representam um investimento menor quando se considera vida útil dos equipamentos mesmo que os mesmos possuam inicialmente um custo de aquisição maior. Existem áreas ou setores que podem ser parceiros de programas de eficiência energética, como o meio ambiente, recursos hídricos, transportes, saneamento e desenvolvimento social. Uma estratégia a ser seguida para lograr a incorporação da eficiência energética nesses programas é a busca incessante da articulação institucional com os responsáveis por sua concepção, implantação e condução. As atividades associadas à geração de energia elétrica por fontes hidrelétricas provocam impactos ambientais e sociais desfavoráveis, sejam nas áreas 13
30 inundadas e na quebra do equilíbrio ecológico, bem como a transferência de populações (muitas vezes indígenas) para outros lugares que não sejam o habitat original. As usinas termelétricas também provocam impactos ambientais negativos através dos poluentes atmosféricos e da necessidade da utilização intensiva de água para o processo de refrigeração. Assim, quando se reduz o desperdício de energia ou quando se utiliza equipamentos mais eficientes se está, no mínimo, postergando várias obras de geração e possibilitando a transferência dos recursos financeiros públicos, antes empregados na geração de energia elétrica, para investimentos em obras sociais. Segundo ALMEIDA, SHAEFFER e LA ROVERE (2001) existe um potencial de conservação de energia elétrica no setor residencial de 28%, devido às tecnologias mais eficientes. Segundo o MME (2006) existe a possibilidade de percalços no caminho do atendimento pleno da demanda de energia no país ao longo dos próximos anos a custos aceitáveis, caso a demanda de energia continue a se comportar repetindo suas taxas históricas de crescimento. É esse cenário preocupante que conduz à necessidade de se devotar atenção crescente à racionalização energéticas no Brasil. Nesse cenário a eficiência energética poderá ter um importante papel a cumprir na formulação de um novo planejamento energético nacional (IEA, 2000). Neste sentido, os programas de etiquetagem são extremamente relevantes, já que a informação é uma importante ferramenta na conservação de energia Fundamentos de adoção de medidas de eficiência energética Em várias partes do mundo têm-se usado conceitos de linhas de base (baseline) para a comparação de curvas de cargas antes e após a adoção de medidas de eficiência energética. De acordo com o INEE et al (2000) o Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance PIMVP é uma referência muito importante que descreve métodos para avaliar economias de energia e foi concebido para permitir desenvolver planos de Medição e Verificação M&V de forma relativamente padronizada para um projeto específico. Segundo (ANEEL, 14
31 2006) o PIMVP fornece uma visão geral das melhores práticas atualmente disponíveis para verificar os resultados de projetos de eficiência energética. Segundo BIRNER e MARTINOT (2005) quanto mais cedo começar o monitoramento das medidas de Eficiência energética através da Medição e Verificação melhores resultados serão adquiridos, além da maior percepção das transformações do mercado. Existe um grande número de metodologias gerais para a avaliação de impactos de programas de eficiência energética, economia de energia de equipamentos e redução da demanda de ponta, sendo importante determinar qual apresenta resultados mais consistentes, com menor incerteza e com menores custos de elaboração e execução. Uma revisão detalhada e abrangente dessas metodologias consta do Manual para Avaliação (Vol.1), do IEA/DSM (Programa de Avaliação das Medidas para a Eficiência energética e Gerência da Demanda), desenvolvido pela Agência Internacional de Energia e com estudos de casos na Bélgica, Canadá, Coréia do Sul, Dinamarca, França, Holanda, Itália e Suécia. Como regra geral, esse manual recomenda a comparação das curvas de carga antes e após a adoção das medidas de fomento da eficiência, cotejando assim as curvas de linha de base com as curvas de carga modificadas (IEA/DSM, 2006). De um modo ainda mais explícito recomendando que a utilização de linha de base (baseline) deve-se mencionar as referências da Collaborative Labeling and Appliance Standards Program CLASP, um programa que desde 1999 envolve o Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL, a Alliance to Save Energy e o International Institute for Energy Conservation IIEC, com a missão de promover o uso adequado de padrões de eficiência e etiquetagem energética, em especial nos países em desenvolvimento (CLASP, 2005). De modo sintético, os resultados das avaliações do impacto dos programas de eficiência energética têm sua qualidade definida essencialmente por dois componentes: 15
32 a) Pelo modelo conceitual adotado, que deve expressar adequadamente as relações entre as variáveis técnicas e do mercado. b) Pelos dados que serão associados a este modelo. Em geral, a avaliação meticulosa de programas de eficiência energética requer pesquisas nos participantes e não-participantes, estudos de campo, estudos de mercado e análise de efetividade de custos. Essas atividades demandam recursos expressivos para serem satisfatoriamente implementadas, sendo mencionado para o caso americano um custo entre 5 a 10 % do custo dos programas de eficiência energética (CLASP, 2005). Tal investimento na avaliação de programas de eficiência energética é fundamental para entender e dimensionar os impactos dos diversos programas bem como para possivelmente modificar sua concepção e melhorar sua efetividade. Segundo CLINCH e HEALY (2001) as análises de custo-benefício, levando em consideração a economia de energia alcançada, redução de emissões decorrentes das ações e benefícios sociais têm extrema relevância na avaliação das ações de eficiência energética Impactos dos Freezers e Refrigeradores no Programa Selo PROCEL de Economia de Energia Os freezers e refrigeradores foram uns dos primeiros equipamentos a receberem o Selo PROCEL, no ano de 1995, que informa os consumidores dos produtos mais eficientes, equipamentos da classe A, no caso de freezers e refrigeradores. Segundo avaliações realizadas em 2005 pelo PROCEL, utilizando o modelo atual, os freezers e refrigeradores foram responsáveis por uma retirada de 43,4 MW de demanda no horário de ponta em 2005 e GWh de economia de energia decorrentes das ações acumuladas do Programa Selo PROCEL, ou seja, 16
33 representam cerca de 16% de toda economia atribuída ao Programa, como mostra a figura seguinte. 12% 1% 6% 16% 65% Refrigeradores e freezers Iluminação Condicionadores de ar Coletores e reservatórios Motores Figura 3. 1 Resultados de economia de energia devido ao Selo PROCEL (Modelo Atual (Geller)). Fonte: PROCEL (2006) As ações voluntárias do Programa Selo PROCEL induziram a expressivos ganhos no consumo específico dos refrigeradores brasileiros. Estima-se que, nos últimos vinte anos, essas ações levaram em reduções de consumo de energia elétrica na ordem de 47%, níveis comparáveis aos indicados para programas voluntários similares nos Estados Unidos, cerca de 56% (CLASP,2005), no mesmo período. 17
34 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Estados Unidos Brasil Figura Redução de consumo de refrigeradores base 1985 Fonte: MME (2006) / PROCEL (2006) Deve ser mencionado o esforço empreendido no PROCEL para quantificar adequadamente os resultados decorrentes do Programa Selo PROCEL, principalmente no segmento de refrigeradores e freezers, em duas diferentes dimensões da questão, tanto no incentivo às medidas do aumento da eficiência energética de eletrodomésticos, quanto no estímulo à ampliação da fatia de mercado desses equipamentos eficientes. Conforme PROCEL (2005), com relação ao modelo atual de avaliação do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL, as estimativas da economia de energia e redução de demanda na ponta decorrentes das ações desenvolvidas no segmento de freezers e refrigeradores, utiliza uma análise baseada na redução média de consumo por equipamento e na quantidade de equipamentos vendidos durante o ano, não levando em consideração variáveis importantes que afetam o desempenho dos equipamentos como a idade e a influência da temperatura ambiente. 18
35 3.5. Tecnologia, desempenho e etiquetagem de freezers e refrigeradores Os freezers e refrigeradores são os maiores consumidores de energia elétrica no setor residencial brasileiro e melhorias em seu desempenho podem resultar em economias de energia significativas para o país. Segundo GELLER et al (1998) no período de 1986 a 1996 os freezers e refrigeradores eficientes resultaram em uma economia de 2,5 TWh por ano, valor correspondente a 1% do consumo total de eletricidade no ano de Os refrigeradores e freezers instalados no setor residencial podem conseguir redução no consumo unitário de energia elétrica de 2,72% a 19,70% no ano de 2030 com relação ao ano de 2005, devido aos avanços tecnológicos promovidos pela Lei n /2001 que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia (LEITE e BAJAY, 2007). Essa estimativa teve o suporte do Plano Nacional de Energia PNE, publicado em Para que se possam entender como é possível efetuar medidas melhorias no desempenho dos equipamentos frigoríficos é interessante a compreensão do funcionamento desses equipamentos, como representado na Figura 3.2. Qc 3 2 Condensador Alta pressão Dispositivo de expansão Baixa pressão Wc Compressor 4 Qo Evaporador 1 Figura 3. 3 Esquema do ciclo de compressão Fonte: COSTA (1982) 19
36 Trecho 1-2 O fluído refrigerante entra no compressor à pressão do evaporador, como vapor saturado (título igual a 1), sendo comprimido até atingir pressão de condensação. Neste estado está superaquecido. Trecho 2-3 Ocorre no condensador (a água ou a ar) a rejeição de calor do refrigerante para o meio a pressão constante. Neste processo o fluido frigorífico é resfriado até tornar líquido. Trecho 3-4 No dispositivo de expansão (válvula ou capilar) ocorre a expansão a entalpia constante, desde o líquido saturado (titulo igual a 0) até a pressão de vaporização. Trecho 4-1 Ocorre no evaporador a transferência de calor do meio para o fluido até atingir a condição de vapor saturado. Observe-se que o calor transferido ao refrigerante no evaporador não modifica a temperatura do refrigerante, modifica somente o título. Os hábitos de uso e a tecnologia de fabricação dos freezers e refrigeradores afetam o desempenho desses equipamentos. Melhorias no isolamento, vedação, termostato e compressor podem garantir a maior eficiência destes equipamentos, no entanto, resultam em maiores custos de fabricação. A adoção de índices mínimos de eficiência energética para classificar a classificação de equipamentos elétricos vem sendo utilizado por diversos países no mundo. Nos Estados Unidos, o termo standard (padrão) é empregado para exprimir um índice mínimo de desempenho eficiente; a expressão test procedure (procedimento de ensaio) refere-se aos métodos de ensaio para a determinação do desempenho energético. No Canadá, os standards compreendem o procedimento de ensaio, os níveis mínimos recomendados e freqüentemente as 20
37 instruções para a etiquetagem. Os procedimentos de ensaio e os níveis mínimos contidos no padrão para um dado tipo e produto não são obrigatórios até que esse produto seja regulado por meio de uma emenda à Lei de Eficiência Energética. Analogamente, no México, a NOM (Norma Oficial Mexicana) geralmente inclui o procedimento de ensaio, os níveis mínimos recomendados e as instruções para etiquetagem. O termo norma é empregado para se referir aos índices mínimos de eficiência energética (Geller, 2006). As etiquetas de eficiência energética são importantes para a divulgação dos padrões de desempenho energético de equipamentos elétricos. As escalas apresentadas nas etiquetas podem ser por categoria (A,B,C,D,E,F ou G), encontrados no Brasil e na Europa, ou contínua, que indica o valor consumido pelos equipamentos anualmente, encontrados nos Estados Unidos, Canadá e México. 21
38 Etiqueta Canadense: Classificação em escala contínua Etiqueta Norte Americana: Classificação em escala contínua Etiqueta Mexicana: Classificação em escala contínua Etiqueta Européia: Classificação por categoria Etiqueta Brasileira: Classificação por categoria Figura 3. 4 Etiquetas de Eficiência Energética Fonte: modificado (SILVA Jr., 2005 apud JANNUZZI et. al, 2003) Encontram-se também em uso as etiquetas denominadas Endorsement Labels (JANNUZZI et al, 2003). Através desta etiqueta o consumidor somente terá a informação (credibilidade) que o aparelho foi aprovado após ter passado por testes utilizando determinados critérios de eficiência energética. Para exemplificar tem-se a etiqueta Energy Star (Figura 3.5) que tem sido muito utilizada em computadores e, atualmente vem sendo aplicado também na área de ventilação, aquecimento, ar condicionado, equipamentos para escritório (CLASP, 2001) e, mais recentemente em refrigeradores nos EUA (ENERGY STAR, 2005). 22
39 Figura 3. 5 Etiqueta Energy Star Fonte: ENERGY STAR (2005) Cabe ressaltar que existem outras Etiquetas de Eficiência Energética em outros paises do mundo, que informam os consumidores quanto aos equipamentos elétricos de melhor desempenho energético. Como comentado anteriormente, o Brasil possui um forte instrumento para maior disseminação de inovações e estímulos para desenvolvimento de equipamentos elétricos eficientes através da Lei (BRASIL, 17/10/2001), regulamentada pelo Decreto (BRASIL, 19/12/2001) que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia estabelece grupos de ações para estudar e estabelecer padrões mínimos de eficiência energética para equipamentos consumidores de energia elétrica que é comercializado no país. Essa lei vem servindo de suporte para as medidas de eficiência energética implementadas pelo Programa Selo PROCEL. Para estimular a fabricação de freezers e refrigeradores eficientes no país o Programa Brasileiro de Etiquetagem PBE e o Programa Nacional de Conservação de Energia PROCEL estabeleceram índices de eficiência para a etiquetagem e o Selo PROCEL de eficiência energética. Até o ano de 1998 os índices de eficiência eram determinados pela relação entre o consumo de energia elétrica dos equipamentos e o volume interno. Essa metodologia gerou um desnível muito grande de eficiência entre produtos de pequena e grande 23
40 capacidade volumétrica, onde se encontrava uma indisposição de diversificação de compressores com capacidades térmicas equivalentes a produtos de pequena capacidade volumétrica. Assim o PBE e o PROCEL estabeleceram medidas para corrigir os níveis de eficiência (PROCEL, 2005). A nova metodologia adotada pelo PBE na etiquetagem de freezers e refrigeradores, a partir de 1998, determina os índices de eficiência energética baseando-se inicialmente na definição das categorias dos equipamentos e na determinação do volume ajustado dessas categorias, que leva em consideração o volume interno do produto em relação às temperaturas nominais de classificação de cada compartimento e seção. r f.vc VA = V + (3.1) Onde: V r Volume do compartimento do refrigerador (l) V C Volume do compartimento do congelador (l) f Fator de ajuste do volume do congelador conforme a temperatura de classificação T f = 32 - T C r (3.2) Onde: TC Temperatura do compartimento do congelador ou evaporador (-6 C, - 12 C e -18 C, para 1*,2* e 3* respectivamente). Tr Temperatura nominal do refrigerador (5 C) As curvas de consumo de energia versus volume ajustado demonstraram um aspecto tal que o consumo de energia não poderia ser exclusivamente em função direta do volume interno dos produtos. Portanto experimentou-se definir uma reta 21
41 de regressão para cada curva plotada, a qual denomina-se reta de consumo padrão. Figura 3. 6 Retas de consumo padrão de refrigeradores de uma porta Fonte: MOCARZEL (2004) A Figura 3.6 mostra que houve um aumento médio de eficiência dos refrigeradores produzidos em 2003 com relação a Estas retas de regressão foram levantadas para todas as categorias de freezers e refrigeradores e definiu-se os coeficientes a e b das retas para cada categoria. Tabela 3. 1 Retas de consumo padrão das categorias Categoria A b Refrigerador 0, ,117 Combinado 0, ,083 Combinado frost free 0,1059 7,4862 Freezer vertical 0, ,228 Freezer vertical frost free 0, ,712 Freezer horizontal 0, ,095 Fonte: MOCARZEL (2004) 22
42 Definidas as equações de cada reta pôde-se definir os índices de eficiência energética, para a etiquetagem e Selo PROCEL, como descreve-se a seguir: C I e = (3.3) C p Onde: I e Índice de eficiência energética C Consumo de energia do produto C p Consumo padrão Sendo: C p = a.va + b (3.4) A seguir lista-se os índices para cada classe de equipamento, referente a sua etiqueta. Tabela 3. 2 Índices mínimos de eficiência das classes de eficiência energética para freezers e refrigeradores Classe Índice mínimo de eficiência energética A 0,869 B 0,949 C 1,020 D 1,097 E 1,179 F 1,267 G 1,362 Fonte: MOCARZEL (2004) 23
43 Cabe ressaltar que o Brasil ainda não possui um tipo de rotulagem ambiental para refrigeradores, mas se nada for feito nesse sentido, os fabricantes de refrigeradores brasileiros poderão ter dificuldades para exportar seus produtos (barreiras não tarifárias) para os países que exigirem uma etiqueta ambiental. Além disso, os consumidores brasileiros continuarão adquirindo produtos com tecnologias inferiores e possivelmente com maiores impactos ambientais e o país continuará sofrendo impactos ambientais decorrentes do aumento da demanda no consumo de eletricidade oriundo de aparelhos ineficientes energeticamente e ambientalmente. Contudo, não se pode apenas enfatizar o lado da estratégica econômica como vantagem para a utilização de programas de rotulagem ambiental. Estes programas visam principalmente diminuir os impactos ambientais gerados por toda cadeia de produtiva de um dado produto, visa à qualidade técnica do produto (programas de eficiência energética) e, também, a qualidade de vida e integridade física do consumidor (por ex., preocupação com níveis de ruídos, com materiais que podem provocar alergia, que podem conter parte cabíveis de acidentes por perfuração, corte etc.) (SILVA JR., 2005) Avaliação de Economia de Energia atribuída ao Programa Selo PROCEL As estimativas de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores, são realizadas com base apenas em informações de vendas de equipamentos e diferença de consumo entre equipamentos sem o Selo e com o Selo PROCEL. Os efeitos de variáveis importantes como, por exemplo, a temperatura ambiente e a degradação de eficiência dos equipamentos não são levadas em consideração, e, além disto, na modelagem atual, as categorias de freezers e refrigeradores estão agregadas, fato que eleva o erro do modelo. A seguir estão representados, a modelagem atual de avaliação de economia de energia com seus respectivos resultados. EE2004 = V.FSP.FCP.(CMESS - CMECS ) (3.5) onde: 24
44 V FSP FCP - vendas totais estimadas de refrigeradores e freezers; - fração dos refrigeradores e freezers c/ o Selo PROCEL naquele ano; - fator de crédito do PROCEL; fração das pessoas que compram equipamentos com Selo PROCEL e sabem o que ele significa (adotado como 1 no presente trabalho). CME ss - consumo médio de energia elétrica de modelos sem o Selo, por categoria, durante o período de referência ( ) e; CME cs - consumo médio de energia elétrica de modelos (agrupados em cinco tipos, refrigeradores de 1 porta, refrigeradores de 2 portas (combinados), refrigeradores compactos e freezers verticais e horizontais) com o Selo em Observa-se que os consumos anteriores são definidos para um modelo equivalente, que resulta de uma média ponderada de acordo com as participações no mercado dos vários modelos. Pôde-se estimar, após consultas ao mercado, que a participação dos refrigeradores e freezers com Selo PROCEL como sendo de 55% das vendas totais no mercado. Os valores de economia estimados devido ao Programa Selo PROCEL, empregando o modelo atual estão representados na Figura 3.7. Para determinação da redução de demanda no horário de ponta, nessa metodologia foi considerado um fator de utilização médio de 1,25 (dado empírico). A determinação desse fator considera o maior número de vezes que se abre a porta desses equipamentos no horário de ponta, fazendo com que o compressor seja ligado maior número de vezes e acarrete um aumento de cerca de 25 % no consumo de energia nesse período. Logo, para cálculo da redução da demanda na ponta (RDP), utiliza-se a seguinte fórmula: RDP = EE.FU / 8760 (3.6) 25
45 onde: EE - representa a economia anual de energia (apresentada na equação anterior); FU - corresponde ao fator de utilização médio na ponta, no caso 1,25. Conforme já citado anteriormente a RDP do ano de 2005 foi de 43,4 MW GWh Figura 3. 7 Resultados de economia de energia obtidos pelo modelo atual (freezers e refrigeradores) Fonte: PROCEL (2005) e (2006) 26
46 PARTE II Desenvolvimento e implementação da Modelo de Avaliação 4. METODOLOGIA De um modo geral, o presente trabalho segue as seguintes etapas para a avaliação do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores. 1. Análise de um Modelo de avaliação do impacto energético do Selo PROCEL: A modelagem proposta consiste em elaborar os seguintes modelos, para equipamentos de freezers e refrigeradores com Selo e sem o Selo PROCEL: a. Formação do parque de freezers e refrigeradores, desagregados por categoria (ou modelo equivalente), região do país e idade; b. Consumo de energia dos equipamentos, desagregados por modelos equivalentes e separados por região do país, para a inclusão das variáveis de degradação de eficiência e temperatura ambiente; c. Economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, baseados nos consumos de equipamentos com Selo e sem Selo PROCEL; d. Redução de Demanda de Ponta RDP. 2. Avaliação das incertezas atribuídas ao Modelo Proposto: Essa etapa tem por objetivo quantificar os erros atribuídos a cada variável utilizada na modelagem de avaliação do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL para a determinação da incerteza global do Modelo. 3. Apresentação de resultados, comparações e análises de consistência do Modelo Proposto: A terceira etapa do trabalho consiste em apresentar os resultados da modelagem proposta. Os resultados em nível de Brasil serão 27
47 submetidos a um teste de consistência, com base em estudos do Balanço Energético Nacional BEN e de algumas concessionárias distribuidoras de energia elétrica do Brasil. 4. Elaboração de um modelo para projeções da economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL: Com base na relação entre resultados de economia de energia obtidos pela modelagem com os parâmetros macroeconômicos e os que afetam os cálculos de consumo e economia de energia, foi elaborado um modelo de regressão multivariável que incorpora o Modelo Proposto. O modelo de regressão tem finalidade de facilitar as projeções e confecção de resultados para anos posteriores a Realização de análise de viabilidade econômica: A última etapa do estudo tem por finalidade realizar as análises de viabilidade econômica de modo a verificar se os consumidores de baixo consumo (< = 200 kwh/mês) e de alto consumo, conseguem cobrir o preço adicional dos refrigeradores de uma porta mais eficientes (com Selo) a partir da economia de energia. O estudo de caso foi realizado para a categoria de refrigeradores de uma porta já que essa é a categoria que representa mais da metade do mercado nacional de freezers e refrigeradores domésticos. A duas últimas partes da metodologia anterior constituem a terceira parte do presente trabalho. 28
48 5. MODELO CONCEITUAL PROPOSTO DE AVALIAÇÃO DO SELO PROCEL A partir das reflexões anteriores, se propõem a seguir uma nova abordagem para determinar o impacto energético associado ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores, empregando comparações entre as curvas de consumo de energia elétrica Premissas As principais premissas e hipóteses adotadas na metodologia proposta são apresentadas a seguir: 1. Inclusão de conceitos de linha de base (baseline) para as estimativas da economia de energia. 2. Avaliação do impacto energético do Programa Selo PROCEL ao longo da vida útil dos equipamentos. 3. Inclusão dos efeitos da idade dos equipamentos (perda de desempenho) e temperatura ambiente no consumo dos equipamentos. 4. Consideração do efeito de sucateamento para a formação do parque. 5. Segmentação do parque de equipamentos por categoria (ou modelos equivalentes) e, dois subgrupos, convencionais (sem Selo) e eficientes (com Selo). 6. Os equipamentos produzidos em um determinado ano são vendidos nesse mesmo ano. A primeira etapa do presente trabalho foi a determinação da linha de base para a elaboração da modelagem de avaliação do impacto energético do Selo PROCEL. No contexto do Programa Selo PROCEL aplicado aos freezers e refrigeradores, a Figura 5.1 apresenta duas linhas de base possíveis para a utilização na modelagem. A primeira curva (Baseline) refere-se a uma linha de base que assume o mesmo consumo de energia de um equipamento para todos os anos da 29
49 análise, não levando em consideração a evolução tecnológica. A segunda curva (Baseline c/ evolução tecnológica), que foi assumida como linha de base da modelagem proposta, refere-se a uma linha de base que leva em consideração a evolução tecnológica dos equipamentos, independentemente de consideração da existência do Selo PROCEL. A última curva (Modelos eficientes promovidos pelo Selo PROCEL) refere-se ao consumo dos equipamentos promovidos pela ações do Programa Selo PROCEL. Certamente não é trivial separar esses efeitos da economia total estimada, dependendo de hipóteses e considerações subjetivas, como se apresentará adiante. As figuras seguintes sintetizam esses conceitos, inicialmente para um equipamento e, em seguida, para o consumo do parque de equipamentos. Consumo (kwh/ano) Baseline Baseline c/ evolução tecnológica Modelos eficientes promovidos pelo Selo Procel t Figura Consumo específico de um equipamento Com os valores do desempenho energético dos equipamentos e do parque de equipamentos no mercado consumidor de energia elétrica, que depende por sua vez do estoque inicial, das vendas e do sucateamento observado, tem-se, portanto a Figura 5.2, no qual se representam as economias de energia total e líquida. 30
50 Consumo (MWh/ano) Mercado com produtos baseline Mercado sem Selo Procel Mercado real estimado Mercado com 100% Selo Procel t Figura 5. 2 Evolução do consumo de energia do parque de equipamentos Como comentado anteriormente o presente trabalho assume como linha de base o consumo do parque de equipamentos sem Selo PROCEL, levando em consideração os efeitos de degradação de eficiência. Adicionalmente a esta abordagem, podem ser incluídos os efeitos da degradação da eficiência dos equipamentos, da temperatura média de operação e da evolução do parque de equipamentos, por sua vez resultante das variações associadas às vendas e ao sucateamento. O modelo proposto parte de informações primárias como: venda de equipamentos, consumo unitário dos freezers e refrigeradores, temperatura ambiente, degradação de eficiência e sucateamento, até os cálculos do consumo do parque de equipamentos da B.L e Real para a estimativa da economia de energia, como mostra a Figura
51 Consumo unitário (32 C) Vendas de equipamentos Influências da temperatura e idade Estimativa do sucateamento Consumo unitário real Parque de equipamentos Consumo do parque (B.L e Real) Economia de Energia Figura 5. 3 Fluxograma do modelo proposto 5.2. Consumo médio de energia O consumo médio de energia elétrica de freezers e refrigeradores, com Selo e Sem Selo PROCEL, foi calculado a partir de médias ponderadas pela participação do mercado de cada marca de freezers e refrigeradores (market share), na qual os equipamentos foram desagregados por categoria e faixa de capacidade, como mostra a seguinte equação: Cm i = k m=1 ( n j=1 n m k m=1 C F ij mi ).F mi (5.1) 32
52 onde: Cmi Consumo médio do modelo equivalente i Ci Consumo do equipamento i i Referente a equipamentos com Selo ou sem Selo e faixa de capacidade n Número de equipamentos Fmi Fatia do mercado (market share) das marcas dos equipamentos i m Referente á marca do equipamento k Número de marcas. Obs: A base de dados para os cálculos do consumo médio está representada nas tabelas dos Apêndices (Consumo padronizado das categorias de freezers e refrigeradores (PBE/INMETRO)). As informações sobre capacidade, participação do mercado e porcentagens de equipamentos com o Selo PROCEL no mercado brasileiro, foram obtidas por informações de pesquisas realizadas pela ACNielsen (2005). Figura Porcentagem de refrigeradores por capacidade Fonte: ACNielsen (2005) 33
53 Figura 5. 5 Característica do parque de freezers Fonte: ACNielsen (2005) Outras informações da pesquisa da ACNielsen (2005) utilizadas para os cálculos de consumo de freezers e refrigeradores estão nos apêndices. Ressalta-se que as informações sobre a participação do mercado de cada marca de freezers e refrigeradores foram obtidas somente para o período de 2003 a Para os anos anteriores a 2003 adotou-se os números referentes ao ano de A Figura 5.6 apresenta a redução do consumo de energia das categorias de refrigeradores, novos, ao longo do tempo. O efeito free rider, é caracterizado como a adoção de equipamentos eficientes independentemente do programa de informação aos consumidores. Este efeito foi levado em consideração nos cálculos de economia de energia do modelo proposto, uma vez que os fabricantes de equipamentos vêm colocando no mercado produtos mais eficientes com o passar dos anos, independentes das ações do Programa Selo PROCEL. O Efeito free rider pode ser observado pela evolução dos consumos médios anual das categorias de freezers e refrigeradores, obtidos a partir das tabelas do PBE/INMETRO nos apêndices. 34
54 A Tabela 5.1 representa o impacto do efeito free rider no consumo do parque de equipamentos do ano de 2005, tomando como base o consumo dos equipamentos do ano de Tabela 5. 1 Impacto do efeito free rider no consumo do parque de equipamentos Categoria Consumo 1985 Consumo 2005 Parque 2005 Impacto no parque (kwh) (kwh) Milhões (GWh) Refrigerador 1 porta , Refrigerador combinado , Combinado FF Refrigerador compacto ,50 65 Freezer Horizontal , Freezer Vertical , Freezer Vertical FF Não foram calculados os impactos das categorias Frost Free (FF), pois, começaram a surgir no mercado no ano de 1990 e o ano base considerado na Tabela 5.1 é
55 kwh/ano An o Refrig. 1p Rfrig. com b Refrig. com b FF Refrig. com pacto Figura 5. 6 Evolução do consumo de refrigeradores Com o processamento das informações sobre o consumo de freezers e refrigeradores chegou-se a importantes informações e comparações quanto ao consumo específico de cada categoria de equipamentos, como mostram as Figuras A.3, A.4 e A.5 dos Apêndices. Cabe ressaltar que, com a exceção de refrigeradores de uma porta, o consumo anual dos equipamentos em 1986 e 1990 foram estimados, tendo em vista que somente os refrigeradores de 1 porta tinham seus consumos medidos Degradação de eficiência Os equipamentos elétricos sofrem desgastes ao longo da vida de operação, como conseqüências acabam reduzindo o desempenho e consumindo mais energia. No caso dos freezers e refrigeradores, basicamente quatro fatores interferem na degradação de eficiência: vedação, isolamento, termostato e compressor. Segundo informações levantadas junto aos fabricantes de refrigeradores (MABE e WHIRLPOOL), até cinco anos de idade os equipamentos não perdem desempenho, porém, a partir dos cinco anos começam a sofrer os efeitos de 36
56 degradação de eficiência devido ao envelhecimento dos quatro fatores citados anteriormente. 1,8 1,6 1,4 1,2 FD 1,0 0,8 0,6 Trecho 1 Trecho 2 Trecho 3 0,4 0,2 0, Idade Figura 5. 7 Fator de degradação de eficiência (FD) A Figura 5.7 mostra que no Trecho 1 (até cinco anos de idade) o equipamento não sofre nenhum efeito de degradação de eficiência, no Trecho 2 (de cinco a dez anos) o equipamento perde cerca de 20% de sua eficiência devido a influência do isolamento e vedação, e, no Trecho 3 (de dez a dezesseis anos) o equipamento perde mais 40% de desempenho por influência da perda de desempenho do compressor e dês regulagem do termostato Influência da temperatura Outro fator que interfere no consumo de energia elétrica dos freezers e refrigeradores é a temperatura ambiente, quanto maior for maior será o consumo de energia desses equipamentos. Por isso, no presente estudo, a avaliação foi desagregada por região do país para incluir esse efeito. O consumo dos refrigeradores é obtido por ensaios padronizados pelo Programa Brasileiro de Etiquetagem PBE/INMETRO em câmaras à temperatura de ensaio de 32 C, condições determinadas pela norma ISO 7371 /1995 de acordo com a 37
57 NBR ISO / IEC 17025/2001. Essa temperatura pode não ser representativa para todas as regiões brasileiras, devido à diversidade climática entre as regiões brasileiras. Dessa forma, o modelo proposto inclui o efeito das temperaturas médias anuais de cada região do país no consumo dos equipamentos. O consumo de um equipamento de refrigeração depende da carga térmica, do rendimento da conversão de energia elétrica em energia térmica (frio) e do coeficiente de performance teórico (Carnot). Q t c i = (5.2) η.copcarnot onde: c i Consumo real de um equipamento i Q t Carga térmica η - Rendimento do ciclo de refrigeração COP Carnot Coeficiente de performance ideal (Carnot) sendo que: T I COP Carnot = (5.3) TE - TI Onde: TE Temperatura externa (depende do ambiente de instalação) TI Temperatura interna ( depende da posição do termostato ou regulagem do controlador eletrônico). Aplicando a Equação 5.3 na Equação 5.2, tem-se: c mi Qt 32 - TI = ( ).( ) η TI (5.4) 38
58 e C E Qt T = ( ).( η - TI ) T Amb I (5.5) Considerando que a temperatura interna de um refrigerador (T I ) igual a 5 C e mantendo a relação (Q t /η) igual para as equações (5.4) e (5.5), e em seguida dividindo a Equação (5.5) pela Equação (5.4) obtém-se: C E = C mi TAmb (5.6) onde: C E - C mi - consumos dos modelos equivalentes i, referindo-se às condições efetivas de operação; consumos dos modelos equivalentes i, referindo-se às condições padronizadas de operação (T amb = 32 C). Nas expressões anteriores deveria ser utilizada a escala absoluta de temperaturas (K), entretanto, a relação entre os consumos emprega a diferença de temperaturas e nesse caso é possível utilizar a escala Celsius ( C). Os dados de temperatura foram fornecidos pelo Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos CPTEC/INPE, coletados pelas Plataformas de Coletas de Dados PCDs instaladas no país. 39
59 Figura 5. 8 Localização das Estações Meteorológicas Fonte: CPTEC/INPE (2005) Os dados de temperatura fornecidos pelas PCDS são informações no período de três horas. Com estes dados foi calculada a temperatura média diária (media simples entre o maior e menor valor registrado), para todos os dias do ano de 2005, nas diversas cidades brasileiras. Por fim ponderou-se as temperaturas média obtidas com relação às mesorregiões geográficas do IBGE, obtendo as temperaturas médias anuais para cada região do país, representadas pela Figura
60 25,1 C 24,7 C 23,3 C 22,2 C 18 C Figura 5. 9 Temperaturas médias ponderadas A influência da temperatura ambiente no consumo de freezers e refrigeradores são da ordem de 5% para cada grau de variação kwh/ano ºC 28ºC 26 C 22 C 20 C 18 C Temperatura média anual Figura Influência da temperatura no consumo médio de refrigeradores de 41
61 uma porta SS 2005 O presente trabalho não levou em consideração os impactos de variação de tensão no consumo dos equipamentos, no entanto, cabe observar que esse efeito pode ter influências expressivas no consumo de freezers e refrigeradores Parque de equipamentos Segundo CARDOSO e NOGUEIRA (2007) o parque de freezers e refrigeradores pode ser estimado a partir de duas modelagens distintas. A primeira baseando-se em dados de venda e descarte de equipamentos, que permite a desagregação por idade e, a segunda, baseando-se em um modelo desenvolvido por MCNIEL e LETSCHERT (2005), de penetração de equipamentos, que não permite a desagregação por idade, o que dificulta a inclusão dos efeitos de degradação de eficiência na avaliação do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL. Devido aos efeitos climáticos e de degradação de desempenho ao longo da vida útil no consumo dos freezers e refrigeradores, foi necessário desagregar o parque de equipamentos com Selo e sem Selo PROCEL por categoria, região do país e idade para incluir esses efeitos, por isso, utilizou-se a primeira modelagem de formação do parque proposta por CARDOSO e NOGUEIRA (2007). A partir dos dados do IBGE/PNAD conseguiu-se a distribuição do parque de equipamentos entre as regiões brasileiras como mostra a figura seguinte: NE 20% N 5% S 17% CO 8% SE 50% 42
62 Figura Distribuição dos equipamentos por região Fonte: PNAD/IBGE (2005) A partir da relação das informações de mercado da pesquisa da ACNielsen (2005) com os dados da PNAD/IBGE, obteve-se a distribuição das categorias de freezers e refrigeradores no mercado brasileiro. 40% 22% 20% 38% Freezer H Freezer V Freezer V FF 80% 10% 12% 1% Freezers Refrigeradores Ref. 1 p Ref. Comb FF Ref. Comb Ref. Comp 77% Figura Distribuição de freezers e refrigeradores Brasil Fonte: ACNielsen (2005) / PNAD/IBGE (2005) Os dados anuais de vendas, obtidos pela Associação Nacional de Fabricantes de Produtos Eletroeletrônicos ELETROS, são fornecidos em nível nacional e, com as informações de distribuição de equipamentos, apresentados nas Figuras 5.11 e 5.12, foi possível estimar as vendas de cada categoria de equipamentos, para cada região do país. Os equipamentos com o Selo PROCEL começaram a entrar no mercado a partir do ano de 1995, porém, as porcentagens das vendas de equipamentos com Selo foram obtidas pela ACNielsen (2005) para os anos de 2003 a 2005.Para os demais anos fez-se estimativas utilizando a curva seguinte. 43
63 0,60 0,50 0,40 σf 0,30 0,20 0,10 0, Figura Fração de equipamentos com o Selo PROCEL Com as informações históricas da PNAD/IBGE e dados de vendas anuais foi possível estimar o parque de equipamentos de 1986 a 2005, para cada categoria, progressivamente sucateado, desagregados por idade, para a inclusão dos efeitos de degradação de eficiência nos cálculos de consumo de energia do parque. A seguir, se apresentam as relações básicas utilizadas para o cálculo do parque de equipamentos e para estimar a economia de energia associada ao Selo PROCEL. Nessas relações os equipamentos são considerados agrupados em modelos equivalentes, referentes às categorias, ano de fabricação, existência ou não do Selo PROCEL, etc. No presente trabalho foram utilizados 10 modelos equivalentes: refrigerador compacto, refrigerador de 1 porta ( l), refrigerador de 1 porta ( l), refrigerador combinado ( l), refrigerador combinado (500 ou mais l), refrigerador combinado FF ( l), refrigerador combinado FF (500 ou mais l), freezer horizontal e freezer vertical e freezer vertical FF. A primeira relação, mostrada abaixo, permite calcular o número de equipamentos de um determinado modelo equivalente (por exemplo, refrigeradores com Selo, entre 200 e 299 litros produzidos em 2002) existente em um determinado ano subseqüente ao ano de fabricação (por exemplo, 2004), com 44
64 base nas vendas e no sucateamento. O sucateamento por sua vez pode ser estimado segundo diferentes modelos, em função da vida útil média dos equipamentos. Parque dos modelos equivalentes i de uma região brasileira: Os parques de modelos equivalentes formados em anos anteriores a 2002 estão ajustados aos dados anuais da PNAD/IBGE, já que os dados de vendas anuais foram obtidos somente a partir do ano de 1986 (ano base). N Ni = N + V p/ N<2001 (5.7) anon 0ianoN ianoj J = ano base N N = N V (5.8) 0ianoN PNADianoN ianoj J= anobase Para anos posteriores a 2001 o parque dos modelos equivalentes puderam ser formados a partir dos dados de vendas e do sucateamento unicamente. Ni anon N = ( V ) NisanoN (5.9) ianoj j= N-17 onde: N = γ.v + α.v + β.v (5.10) isanon i(n-14) i(n-15) i(n-16) Nas expressões anteriores tem-se que: Ni anon - Parque de modelos equivalentes i instalados no ano N; N0ianoN Parque dos modelos equivalentes i formado em anos anteriores a 1985 (diminui a cada ano que se passa, a partir do ano 2001 N 0ianoN = 0); 45
65 NPNADianoN - Parque de modelos equivalentes i no ano N, obtidos a partir dos dados sobre o parque fornecidos pelo PNAD/IBGE e acrescentados 10% de seu valor para cobrir os setores industrial e comercial; VianoJ Vendas de modelos equivalentes i (no ano de fabricação); Nis anon Sucateamento de modelos equivalentes i no ano N; V i(n-14), V i(n-15) e V i(n-16) Refere-se às vendas de modelos i, há 14, 15 e 16 anos respectivamente; α, β, γ Coeficientes de sucateamento; A vida útil dos equipamentos equivalentes (Vdu) foi ajustada em função das porcentagens de equipamentos sucateados. O sucateamento médio dos equipamentos varia na idade de 15 a 17 anos, e, para determinar as porcentagens de equipamentos sucateados em cada ano deste período foi feito uma relação entre o parque de equipamentos obtidos pelo modelo proposto e o parque de equipamentos obtidos pela PNAD/IBGE (dados históricos), utilizando o método do erro mínimo quadrático. Os dados referentes ao parque e venda de freezers e refrigeradores estão na Tabela A.7 do Apêndice. 46
66 50 48 Milhões de unidades Modelo proposto (VU variável) Modelo proposto (VU 16 anos) IBGE/PNAD Figura Parque de refrigeradores α β γ Idade Figura Sucateamento de equipamentos As variáveis α, β e γ da Figura 5.15 representam as frações de equipamentos sucateados de cada idade correspondente e valem 0,5, 0,4 e 0,1 respectivamente. 47
67 Essas variáveis indicam que em média 10% dos equipamentos são sucateados com 15 anos de idade, 50% com 16 anos e 40% com 17 anos de idade. Observe-se que, utilizando a modelagem anterior, só é possível calcular o parque real de equipamentos para um determinado ano, depois de se obter um histórico de vendas durante um período igual à vida útil, ou seja, para uma vida útil de 15 a 17 anos. Assim, N deve ser no mínimo 17 anos maior que o ano base. O ano base refere-se ao ano do primeiro dado obtido de vendas anuais. Empregando esse equacionamento foi possível estimar o parque de equipamentos ao longo do tempo. Embora não se dispusesse das vendas anteriormente a 1984, para coerência do modelo foi assumido um parque inicial nesse ano, baseado em informações do IBGE/PNAD, para todas as categorias de equipamentos, que ao longo de uma vida útil estimada de 15 a 17 anos, foi totalmente retirado do mercado nos anos mais recentes. 50 Milhões de unidades P.passado 17 anos 16 anos 15 anos 14 anos 13 anos 12 anos 11 anos 10 anos 9 anos 8 anos 7 anos 6 anos 5 anos 4 anos 3 anos 2 anos 1 ano nova Figura Evolução do parque de refrigeradores no Brasil 48
68 Milhões de unidades P.passado 17 anos 16 anos 15 anos 14 anos 13 anos 12 anos 11 anos 10 anos 9 anos 8 anos 7 anos 6 naos 5 anos 4 anos 3 anos 2anos 1 ano novo Figura Evolução do parque de freezers no Brasil É interessante observar como as vendas de freezers e refrigeradores aumentaram a partir do racionamento no ano de As evoluções dos parques de refrigeradores e freezers, para cada região do país e categoria de equipamentos, estão apresentadas nas figuras dos Apêndices Consumo total de energia Com o parque de equipamentos, desagregado por modelos equivalentes, região do país e idade, e o consumo unitário de cada equipamento determinado, incluindo os efeitos de temperatura média ambiente e degradação de desempenho, foi possível calcular o consumo de energia para o parque dos modelos equivalentes, com Selo e sem Selo PROCEL. C = C.FD (5.11) ianoj E ianoj/n C N ianon = C0i.N0ianoN + ianoj.cianoj/n J= base ( V ) p/ N <2001 (5.12) 49
69 O consumo do parque dos modelos equivalentes a partir do ano de 2001 é obtido pela seguinte equação: N C ianon = ( VianoJ.CianoJ/N ) - CiSanoN (5.13) J=N-16 C (5.14) isanon =γ.vi(n-14).ci15 +α.vi(n-15).ci16 +β.vi(n-16).ci17 onde: C ianon consumo do parque de modelos i no ano N C 0i Consumo do modelo equivalente i anterior ao ano base (1985) C ianoj/n Consumo médio ponderado dos modelos equivalentes i no ano em que foram vendidos (J), corrigido pela temperatura média da região e pelo fator de degradação de eficiência correspondentes a suas idades no ano N C isanon Consumo do parque de equipamentos i, vendidos desde o ano N- FD ianoj/n 16 e em serviço no ano N Fator de degradação de eficiência com o tempo dos equipamentos i, vendido no ano J, em função da idade desses equipamentos no ano N ( Vide Figura 5.7) C i15, C i16 e C i17 Refere-se ao consumo médio de modelos i, com 15, 16 e 17 anos de idade respectivamente V ianoj Venda dos produtos do modelo i no ano J V i(n-14), V i(n-15), V i(n-16) Venda dos modelos i nos anos N-14, N-15 e N-16 α,β, Coeficientes de sucateamento γ 50
70 Naturalmente que o consumo de energia correspondente a todo o parque corresponde à soma dos diversos modelos i que compõem o total do parque de modelos equivalentes. CN = L anon C ianon i= 1 (5.15) onde: CN anon Consumo de energia do parque de modelos i no ano N L Quantidade de modelos equivalentes que formam o parque de equipamentos. A Figura 5.18 apresenta o consumo total de energia de refrigeradores de uma porta no Brasil, considerando hipóteses de degradação de eficiência, influência da temperatura, e posse de equipamentos com o Selo PROCEL. A linha de base (BL) considerada leva em conta o parque de freezers e refrigeradores como sendo formado apenas por equipamentos sem Selo PROCEL. A linha real corresponde ao parque real, ou seja, uma parte formada por equipamentos com Selo PROCEL e a outra sem o Selo. A linha potencial considera um mercado virtual, caso todos os freezers e refrigeradores possuíssem o Selo PROCEL. A diferença entre o consumo observado pela linha de base e a linha real corresponde à economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL. 51
71 Economia real GWh Parque sem Selo - BL Parque com Selo - 100% Parque real Figura Consumo de energia do parque de freezers e refrigeradores Brasil Essas curvas foram obtidas para todas as regiões do país e modelos equivalentes/categorias de equipamentos, as demais curvas estão nas figuras dos Apêndices. Os resultados encontrados de consumo de energia são representativos a partir do ano de 2001, quando o parque passado (anterior a 1985) não interfere nos cálculos do consumo. Para melhor compreender a evolução das curvas da Figura 5.18 é importante observar que as categorias de refrigeradores de uma porta, refrigeradores combinados, freezers horizontais e freezers verticais começaram a receber o Selo PROCEL a partir de As demais categorias começaram a receber posteriormente; refrigeradores combinados FF a partir de 1999, refrigeradores compactos a partir de 2002 e freezers verticais frost-free a partir de Economia de energia Com o parque de equipamentos e o consumo de energia com Selo e sem Selo PROCEL estimados, torna-se possível calcular a economia de energia atribuída 52
72 ao programa Selo PROCEL, através da seguinte equação, que assume o mesmo fator de degradação da eficiência para os equipamentos sem Selo ou com Selo: EE ou ianon ( C FCP.C ) = (5.16) ianonss ianoncs EE ianon = NianoN.(c ianon - FCP.c ianon ) (5.17) cs ss CS onde: EE ianon Economia de energia proporcionada pelas vendas dos modelos da categoria i com Selo Procel, no ano N, creditada ao Programa do Selo Procel C ianonss Consumo do parque virtual formado pela mesma quantidade de modelos da categoria i do parque real, no ano N, vendidos desde o ano N-16 e em serviço no ano N, considerando que todo esse parque fosse constituído somente por modelos sem o Selo Procel (linha de base). C ianoncs Consumo do parque real, formado por todos os modelos da categoria i, com e sem Selo Procel, vendidos desde o ano N-16 e em serviço no ano N. c ianonss Consumo específico de energia do modelo i sem Selo no ano N; c ianoncs Consumo específico de energia do modelo i com Selo no ano N; FCP Fator de crédito do Programa Selo PROCEL, igual a 1. Assume-se que todos os consumidores que compram os equipamentos com o Selo PROCEL sabem o que tal Selo representa. Obs: As categorias de refrigeradores de uma porta, refrigeradores combinados e combinados FF, possuem 2 modelos equivalentes i correspondem a categoria i, para a demais categorias os modelos equivalentes i correspondem as categorias i. 53
73 A economia total de energia atribuída a todas as categorias i de equipamentos é dada pela seguinte equação: L EE = (5.18) anon EE ianon i= 1 Onde: EEanoN Economia de energia atribuída ao Selo PROCEL de todas às categorias i no ano N A soma das economias de energia para as 5 regiões brasileiras representa a economia total brasileira atribuída ao Selo PROCEL. Os resultados totais de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL estão representados no Capítulo 7 do presente trabalho. A economia de energia calculada pela modelagem proposta é atribuída ao fato do consumidor optar pela compra de um equipamento mais eficiente, com Selo PROCEL, ao equipamento menos eficiente, sem Selo PROCEL, em um determinado ano, onde a economia de energia se dá ao longo de toda vida útil do equipamento. Para facilitar a compreensão entre as modelagens de avaliação de economia de energia pelos Modelos Atual e Proposto elaborou-se a seguinte tabela. 54
74 Tabela 5. 2 Modelagens para a avaliação de Economia de Energia Parâmetros Modelagem atual Modelagem proposta Consumo específico Parque de equipamentos Economia de Energia Médio de todas as categorias nas condições padronizadas (Temperatura ambiente 32 C) Agregado Agregada Pontual (ano) Desagregado por categoria Efeitos de degradação de eficiência Efeitos de temperatura ambiente Ponderação pelo market share Desagregado: Categoria Região Idade Desagregada Categoria Região Observada ao longo da vida útil 5.6. Redução de Demanda de Ponta Para o cômputo da redução de demanda, ou seja, da potência evitada associada à energia economizada, a abordagem sugerida por Geller (2005), apresentada na expressão (5.14) se apresenta satisfatória na falta de mais informações, sobretudo dos fatores de utilização específicos por equipamento. Assim, adotando para os refrigeradores um fator de utilização de 1,25 no horário de ponta, tem-se: RDP = EE.FU / 8760 (5.19) anon onde: EEanoN - representa a economia anual de energia. 55
75 Deve ser considerada de grande interesse a revisão desse procedimento, eventualmente incorporando dados de potência e tempo de utilização dos equipamentos, que permitiria estimar em bases mais confiáveis o efetivo impacto sobre a demanda de ponta. Não obstante, metodologias neste sentido necessitam de uma maior base de informação, que se acredita possa estar disponível a partir dos estudos de hábitos de consumo e uso de eletrodomésticos, ora em curso sob o patrocínio do PROCEL/Eletrobrás. 56
76 6. ANÁLISE DE INCERTEZA DO MODELO PROPOSTO As estimativas das incertezas são importantes no processamento dos dados e na expressão dos resultados. A abordagem esboçada no presente trabalho contém muitas simplificações com relação a uma análise rigorosa, sendo que a intenção é fornecer uma abordagem prática, objetiva e satisfatória para as estimativas das incertezas. No entanto, métodos matemáticos relativamente simples são úteis para as estimativas das incertezas de resultados obtidos em avaliação de programas de eficiência energética Incertezas associadas ao Modelo As incertezas associadas ao Modelo Proposto estão relacionadas à propagação de erros decorrente da entrada de dados para o cálculo do consumo de energia elétrica ou parque de equipamentos, como mostra a figura seguinte. A Figura 6.1 mostra que os fatores que interferem nas incertezas dos resultados de economia de energia estão ligados a dados de formação do parque de equipamentos e de cálculos de consumo de energia, com suas respectivas fontes de informações. Cabe observar que os efeitos de hábitos de uso e variação de tensão não foram incorporados ao modelo. A determinação de incertezas do Modelo Proposto pode ser dividida em: 1. Incertezas relacionadas ao consumo (Ci) 2. Incertezas relacionadas ao parque de equipamentos instalado (Ni) 3. Incertezas combinadas relacionada a economia de energia (EE) 1 O presente capítulo tomou como referências básicas: VUOLO (1996) e PROCEL (2007) 57
77 Vendas ELETROS Parque de equipamentos Sucateamento ELETROS/ PNAD (IBGE) Market share AC Nielsen Economia de Energia Elétrica Temperatura ambiente CPTEC (INPE) Consumo de energia (SS e CS) (CEPEL/INMETRO) Degradação de eficiência Hábitos de uso Fabricantes Não utilizado Variação de tensão Não utilizado Figura 6. 1 Fatores que interferem nas incertezas do modelo As incertezas relacionadas ao consumo de energia dos modelos equivalentes i (Ci) estão diretamente relacionadas à temperatura externa (ambiente), que afeta o Coeficiente de performance COP, hábitos de uso dos consumidores (abertura de portas) e rendimento do ciclo de refrigeração, pois: Qt Ci = η COP Carnot (6.1) onde: Ci consumo real de um equipamento i Qt carga térmica η rendimento real do ciclo de refrigeração COP Carnot coeficiente de performance ideal (Carnot) 58
78 sendo que: COP Carnot TI = T T E I (6.2) onde: T E Temperatura externa (dependente do ambiente de instalação) T I Temperatura interna (dependente da posição do termostato ou regulagem do controlador eletrônico) Ci Ci ss cs Qi η ( T T ) tss E I = (6.3) iss Qi η ano j T ( T T ) I tcs E I = (6.4) ics ano j T I onde: Ci ss - Consumo real de um equipamento equivalente i sem Selo PROCEL Ci cs - consumo real de um equipamento equivalente i com Selo PROCEL Qi tss - carga térmica de um equipamento equivalente i Sem Selo PROCEL Qi tcs - carga térmica de um equipamento equivalente i com Selo PROCEL η iss - rendimento real do ciclo de refrigeração de um equipamento equivalente i sem Selo PROCEL η iss - rendimento real do ciclo de refrigeração de um equipamento equivalente i com Selo PROCEL 59
79 As incertezas associadas ao parque de equipamentos estão diretamente relacionadas aos erros advindos dos dados de venda e sucateamento dos equipamentos, pois: Ni = Vi Si (6.5) Onde: Vi Vendas anuais obtida pela associação ELETROS Si Sucateamento de equipamentos A margem de erro das informações de vendas fornecidas pela ELETROS é de 1,5% e a margem de erro do sucateamento considera-se que está em torno de 15%. O quanto esses erros interferem na incerteza do modelo será apresentado a seguir Propagação das Incertezas Sabendo que a economia de energia, calculada pelo Modelo Proposto, está em função das variáveis do parque de equipamentos e consumo específico, o modelo de propagação de incertezas das variáveis utilizado pelo presente trabalho é o de VUOLO (1996): Seja: EE = f (x,y, ) (6.6) EE = EE 2 EE 2 ( x) + ( y) +... x y (6.7) onde: EE Economia de energia EE Incerteza do modelo x Incerteza da variável x y Incerteza da variável y 60
80 Se não for possível obter a incerteza de alguma variável utilizada pelo modelo, então, tal incerteza é determinada pelo seguinte equacionamento: LS LI x = (6.8) 2 3 Onde: x Incerteza da variável x LS Limite superior de incerteza LI Limite inferior de incerteza A tabela seguinte representa o impacto de cada variável que interfere nos cálculos de economia de energia. Tabela 6. 1 Impacto de incertezas das variáveis no modelo Consumo Parque Variável Incerteza da Incerteza no variável modelo TE ± 1 C ± 5% Qt ± 0,22 kwh/mês ± 18,3% η ± 0,2 ± 5,4% Ci - ± 19,7% Vi ± 1,5% ± 1,5% Si ± 15% ± 4,3% Ni - ± 4,6% O impacto da temperatura ambiente no modelo, quanto à incerteza, é de 5%, pois, o erro da fonte primária o CPTEC/INPE é de ± 1 C o que afeta em 5% nos resultados dos cálculos de consumo de energia. Os impactos das variáveis, referentes à carga térmica e rendimento, foram estimadas empiricamente, sem nenhuma base concreta de informações. As incertezas quanto às vendas de equipamentos e sucateamento estão relacionadas aos erros das respectivas fontes de informação. O market share interfere muito pouco nas incertezas do 61
81 modelo, já que, para a mesma capacidade, os equipamentos apresentam pequenos desvios de consumo de uma marca com relação à outra. Com as incertezas dos cálculos de consumo de energia e parque de equipamentos determinados, estima-se a incerteza do modelo de cálculo de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL utilizando o equacionamento 6.7. Tabela 6. 2 Incerteza do modelo Variável Incerteza Ni ± 4,6% Ci ± 19,7% EEi ± 28,2% Conclui-se que a incerteza do Modelo Proposto de Avaliação de Economia de Energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores, está na ordem de 28,2%. Assim a economia desses equipamentos, atribuída ao Programa Selo PROCEL, obtida em 2005 pode ser expressa da seguinte forma: EE 2005 = 1,012 ± 28,2% (TWh) Cabe ressaltar que os resultados das incertezas da modelagem foram obtidos com base nas informações disponíveis no mercado brasileiro. Maiores informações de mercado, como por exemplo, pesquisas de posse e hábitos de uso de equipamentos e, maiores informações técnicas, como influências da variação de tensão no consumo de energia elétrica dos eletrodomésticos, poderão reduzir os níveis de incertezas estimados atualmente. 62
82 7. RESULTADOS Os principais resultados obtidos pela modelagem apresentada no Capítulo 5 do presente trabalho, estão representados na seqüência, os demais resultados estão nos Apêndices Economia de energia atribuída ao programa selo PROCEL A seguir estão representados os resultados de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, em nível nacional, para todas as categorias de equipamentos GWh Refrigeradores 1P Refrigeradores comb Refrigeradores comb FF Refrigeradores compactos Figura 7. 1 Economia anual de refrigeradores 63
83 GWh Freezers H Freezers V Freezers V FF Figura 7. 2 Economia de anual de freezers Os valores de economia de energia apresentados pelas Figuras 7.1 e 7.2, são valores discretos de cada ano. As economias efetivas do Selo PROCEL, são as economias acumuladas, que estão representadas nas figuras seguintes GWh Refrigeradores 1P Refrigeradores comb Refrigeradores comb FF Refrigeradores compactos Figura 7. 3 Economia acumulada de refrigeradores 64
84 GWh Freezers H Freezers V Freezers V FF Figura 7. 4 Economia acumulada de freezers Somando as economias anuais de todas as categorias de freezers e refrigeradores se obtêm os resultados de economia total anual e acumulada, atribuída ao Programa Selo PROCEL GWh Figura 7. 5 Economia anual de freezers e refrigeradores 65
85 GWh Figura 7. 6 Economia acumulada de energia de freezers e refrigeradores A participação na economia de energia de cada categoria de equipamentos está representada na Figura ,2% 0,2% 6,6% 19,4% 7,3% 3,6% 58,7% Refrig. 1P Refrig.comb Refrig.comb FF Refrig.comp Freezer H Freezer V Freezer V FF Figura 7. 7 Participação das categorias de equipamentos na economia de energia 66
86 7.2. Redução da demanda no horário de ponta Com os valores de economia de energia calculados e utilizando o equacionamento do Capítulo 5 (5.19), chega-se aos resultados de redução de demanda de ponta atribuída ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores MW Refrig. 1P Refrig.comb Refrig.comb FF Refrig.comp Freezer H Freezer V Freezer V FF Categoria Figura 7. 8 Redução de demanda de ponta atribuída a todas as categorias A Figura 7.8 mostra que o Programa Selo PROCEL contribuiu para uma redução no consumo na demanda de ponta de cerca de 150 MW no ano de 2005, no âmbito de freezers e refrigeradores, o que corresponde a 0,24% da demanda de ponta máxima registrada ( MW) e equivale a uma potência maior que a potência instalada na UHE (Usina Hidrelétrica) de Funil (Furnas), em Itatiaia Comparações Com todos os resultados de economia de energia calculados, para cada ano, desde a existência do Programa Selo PROCEL (1995), pode-se comparar os 67
87 resultados de economia de energia obtidos pelas duas metodologias, anterior, proposta por Geller (PROCEL, 2004), e propostas GWh Modelo proposto Geller Figura 7. 9 Economia total acumulada de freezers e refrigeradores atribuída ao Programa Selo PROCEL Nos resultados de economia de energia apresentados pela modelagem proposta, que leva em consideração os impactos energéticos de toda a vida útil dos equipamentos, estão incluídos os efeitos de temperatura, idade e market share, diferentemente da modelagem anterior, que avalia pontualmente (no ano) os impactos energéticos, que baseou unicamente nas vendas anuais de equipamentos, sem nenhuma desagregação e consumos específicos padronizados. Segundo o Balanço Energético Nacional BEN/MME (2006) o consumo de energia elétrica do setor residencial no ano de 2005 foi de GWh e ao consumo total de energia de freezers e refrigeradores, obtidos pela modelagem proposta, foi de GWh, o que corresponde cerca de 28% do consumo total do setor residência, resultado consistente segundo as concessionárias 68
88 distribuidoras de energia elétrica ELETROPAULO (2006) e CEMIG (2006). Tabela 7. 1 Influência do consumo de energia de freezers e refrigeradores no Característica do parque de equipamentos setor residencial 2005 Consumo (GWh) Participação no consumo Residencial Economia devido ao Selo PROCEL Linha de base % - Real % 4,2% 100% c/ Selo % 7,6% A Tabela 7.1 mostra que a energia economizada devido ao Selo PROCEL, no ano de 2005 foi de 4,2% enquanto que o potencial era de 7,6%, ou seja, em 2005 o Selo PROCEL contribuiu a metade de seu potencial na economia de energia do setor residencial. A economia alcançada no ano de 2005, correspondente a GWh, equivale 1,2% do consumo total de energia elétrica no setor residencial nesse ano. As Figuras 7.10 e 7.11 mostram a economia de cada modelo equivalente atribuída ao Programa Selo PROCEL no ano de
89 GWh Refrigerador 1 p - ( L) Refrigerador 1 p - ( L) Refrigerador comb. - ( L) Refrigerador comb. - ( L) Modelo equivalente Refrigerador comb. FF - ( L) Refrigerador comb. FF - ( L) Refrigerador comp. Figura Economia atribuída a refrigeradores no ano de GWh Freezer Horizontal Freezer Vertical Freezer Vertical FF Categoria Figura Economia atribuída a freezers no ano de
90 Um dos parâmetros de maior influência no modelo é a temperatura ambiente, fazendo com que a economia relativa seja maior nas regiões mais quentes do país. 50% do mercado S 13% 17% do mercado N 7% 5% do mercado 20% do mercado NE 26% SE 46% CO 8% 8% do mercado Figura Fração de economia de energia por região brasileira Os principais resultados, referentes à economia de energia e redução de demanda de ponta estão apresentados na tabela a seguir. Tabela 7. 2 Resultados de Economia de Energia e Redução de Demanda de Ponta 2005 Modelo Atual Proposto EE (GWh) RDP (MW) Cabe observar que os resultados do Modelo Proposto estão mais próximos da realidade, já que diferentemente do Modelo Atual, contabilizam os efeitos de temperatura ambiente e efeitos de degradação de eficiência ao longo da vida útil. 71
91 Os resultados de economia de energia do Modelo Proposto são maiores pelo fato da modelagem contabilizar a economia de energia dos equipamentos ao longo de toda a vida útil, ou seja, no momento em que o consumidor compra o equipamento com Selo PROCEL ele será beneficiado pela economia de energia até o equipamento ser sucateado. 72
92 PARTE III Aplicação da Modelagem Proposta 8. ESTIMATIVAS E PROJEÇÕES DE ECONOMIA DE ENERGIA EM ANOS FUTUROS A modelagem de cálculo de economia de energia apresentada no presente trabalho não é trivial, pois, a inclusão de variáveis como, por exemplo, idade dos equipamentos e temperatura ambiente, e, as desagregações realizadas tornaram o modelo complexo. Além disso, novas variáveis podem ser incluídas no modelo em futuros trabalhos, como os efeitos da tensão, hábitos de uso, etc. Para a estimativa da economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, em anos futuros, no âmbito de freezers e refrigeradores, devem-se realizar a mesma seqüência de cálculos apresentada, ou elaborar um programa que execute a mesma rotina, ou ainda, utilizar um modelo de regressão multivariável que incorpore o modelo. As duas primeiras opções demandam esforços maiores que a elaboração de um modelo de regressão, no entanto, para se ter um bom modelo deve haver uma relação consistente entre as principais variáveis e outros parâmetros que afetam o modelo com os seus respectivos resultados. Segundo TORANZOS (1969) a regressão multivariável linear, ou Regressão Múltipla linear, tem por objetivo estabelecer a dependência entre uma variável que se considera dependente e duas ou mais variáveis independentes. Seja Ê = f (x,y) onde: Ê = a + b.x + c.y (8.1) é a equação de um plano chamado de regressão. O plano é tal que faça: 73
93 2 (Êi - Ei ) = mìnimo (8.2) Sendo Êi a ordenada do ponto do plano de regressão. O método dos mínimos quadrados nos diz que os coeficientes devem ser determinados com a condição: 2 φ = (Ei - a - b.x i - c.y j ) = mínimo. (8.3) A condição de mínimo nos dá: φ φ φ = 0, = 0, = 0, a b c de onde resultam as equações normais: i x i + c. y i E =φ.a + b. (8.4) 2 i.x i = a. x i + b. x i + c. x i.y i E (8.5) 2 y i + b. x i.y i c. y i. E i.y i = a. + (8.6) Se tomamos as variáveis centradas, isto é, se utilizamos mx como origem dos x, my como origem dos y, me como origem dos E, resultará: x = 0, y i = 0, Ei 0. i = As equações normais são: 0=a, (8.7) 2 E.x i = b. x i + c. x i.y i, i (8.8) 74
94 2 x i.y i c. y i. E i.y i = b. + (8.9) de onde: 2 i ).( y i ) - ( E i.y 2 2 x i ).( yi ) - ( ( E i.x i ).( y i.x i ) b = (8.10) ( x.y ) 2 ).( E i.y i ) ( E i.x 2 2 x i ).( y i ) ( i i ( xi i ).( y i.x i ) c = (8.11) ( - x.y ) i i com o que fica determinado o plano de regressão: Ê - m x = (x - m x ).b + (y - m y ).c (8.12) onde: m x e m y Referem-se a inclinação das respectivas funções. O método é aplicável para mais variáveis em forma análoga, como é o caso do presente trabalho. Existem diferentes tipos de programas que determinam os parâmetros a, b, c, etc, de uma Regressão Múltipla, o presente trabalho utilizou o programa Excel (função Regressão) para a determinação dos parâmetros. O primeiro passo para a elaboração do modelo de regressão foi a obtenção dos dados que mais interferem na modelagem de cálculo de consumo e economia de energia: população (PNAD/IBGE), eletrificação (PNAD/IBGE), consumo residencial (BEN), venda de freezers e refrigeradores (ELETROS) e fração de freezers e refrigeradores no mercado com o Selo PROCEL (PROCEL/ACNielsen). 75
95 Tabela 8. 1 Entrada de dados para elaboração do modelo de regressão de economia de energia de freezers e refrigeradores Consumo Fração Economia População Venda residencial Eletrificação do (GWh) (milhões) (milhões) (GWh) Selo ,8 155, ,4% 4,3 0, ,3 157, ,2% 5,6 0, ,5 159, ,1% 4,2 0, ,8 161, ,5% 4,0 0, ,2 163, ,1% 3,5 0, ,4 169, ,6% 3,9 0, ,9 172, ,1% 4,1 0, ,1 174, ,5% 3,9 0, ,0 176, ,9% 4,0 0, ,2 179, ,2% 5,6 0,5 Obtidos todos os dados necessários para a elaboração do modelo de Regressão Múltipla o próximo passo é obter o modelo de regressão de economia de energia do parque de freezers e refrigeradores atribuída ao Programa Selo PROCEL, calculando os coeficientes da regressão. Para a obtenção de coeficientes de magnitude comparável para o modelo de regressão, fez-se um ajuste das variáveis de entrada através do cálculo de seu logaritmo, apresentado na tabela a seguir. 76
96 Tabela 8. 2 Linearização dos dados de entrada do modelo de regressão dos equipamentos de freezers e refrigeradores ln ln ln ln ln Consumo ln Fração Economia População Venda residencial Eletrificação do (GWh) (milhões) (milhões) (GWh) Selo ,70 5,05 11,06-0,08 1,47-1, ,70 5,06 11,14-0,07 1,73-1, ,62 5,07 11,21-0,06 1,44-1, ,09 5,09 11,28-0,06 1,38-1, ,40 5,10 11,31-0,05 1,25-1, ,66 5,13 11,33-0,04 1,35-0, ,85 5,15 11,21-0,04 1,41-0, ,27 5,16 11,19-0,04 1,37-0, ,48 5,18 11,24-0,03 1,39-0, ,69 5,19 11,27-0,03 1,72-0,67 Os coeficientes do modelo de Regressão Múltipla utilizando a modelagem apresentada nesse capítulo foram obtidos com o programa EXCEL. O modelo de regressão é do tipo: ln(ee) = X.ln(Pop) + X.ln(Venda) e X.ln(Cons_R) + X.ln(F_Selo) + a X.ln(Elet) 3 (8.13) EE (X 1.ln(Pop) + X 2.ln(Cons_R X.ln(F_Selo ) + a) ) + X.ln(Elet) + X.ln(Venda) = e (8.14) onde: EE Economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL a Ponto de Interseção 77
97 X 1 Coeficiente relacionado à população X 2 Coeficiente relacionado ao consumo residencial X 3 Coeficiente relacionado à eletrificação X 4 Coeficiente relacionado à venda de freezers e refrigeradores X 5 Coeficiente relacionado à fração dos equipamentos com o Selo. Os resultados do modelo de regressão estão apresentados na Tabela 8.3. Tabela 8. 3 Resultados parciais do modelo de Regressão Múltipla de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL Interseção 66, X 1-12, X 2 0, X 3 93, X 4 0, X 5 0, Cabe ressaltar que os coeficientes de maior peso são X 1 e X 3, referente à população e eletrificação respectivamente, logo, estas variáveis têm maior impacto sobre o modelo. Observa-se que o coeficiente X 1, referente à população, é negativo, logo, apresenta incoerência perante aos demais coeficientes que são diretamente proporcionais às suas grandezas. Assim, excluiu-se a população do modelo de regressão para elaborar uma nova regressão seguindo a mesma metodologia apresentada anteriormente. 78
98 Tabela 8. 4 Resultados finais do modelo de Regressão Múltipla de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL Interseção -9, X 1 0 X 2 1, X 3 40, X 4 0, X 5 1, O modelo de regressão, que possui R² = 0,99, foi testado com dados referentes a 2005, e apresentou resultados com diferença de menos de 1% com relação à modelagem real. Tabela 8. 5 Comparação de resultados de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, freezers e refrigeradores Modelo EE (GWh) Proposto Regressão Múltipla A figura seguinte mostra que os resultados do modelo de Regressão Múltipla estão bem correlacionados com os resultados do Modelo Proposto, com isso, conclui-se que o modelo de Regressão Múltipla, desenvolvido no presente capítulo, é satisfatório para as estimativas do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores. No entanto, recomenda-se novos ajustes do modelo de regressão no futuro (daqui alguns anos) já que novos índices mínimos de eficiência podem ser determinados para os equipamentos com o Selo PROCEL e a eficiência de outros equipamentos eficientes no mercado podem alterar impactando nos dados de consumo de energia elétrica no setor residencial. 79
99 1200 Impacto energético do Programa Selo PROCEL, freezers e refrigeradores (TWh) Modelo Proposto Regressão Múltipla Figura 8. 1 Correlação entre o Modelo Proposto e o Modelo de Regressão Múltipla para estimativa de Economia de Energia atribuída ao Selo PROCEL A Figura 8.1 mostra como os resultados que os resultados do modelo de Regressão Múltipla estão bem correlacionados com os resultados do Modelo Proposto, com isso, conclui-se que o modelo de Regressão Múltipla, desenvolvido no presente capítulo, é satisfatório para as estimativas do impacto energético atribuído ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores. 80
100 9. ANÁLISE ECONÔMICA DA AQUISIÇÃO DE EQUIPAMENTOS COM SELO O presente capítulo tem por objetivo analisar a viabilidade econômica, tanto para o consumidor de baixo consumo de energia elétrica (<=200 kwh/mês) quanto para o de alto consumo, da compra de um refrigerador com o Selo PROCEL, ou seja, se a economia de energia que o consumidor terá com o equipamento eficiente é capaz de pagar a diferença de investimento com relação a um menos eficiente. O estudo foi realizado para refrigeradores de uma porta, já que esta categoria de equipamento representa a maior parcela do mercado de freezers e refrigeradores do país. As análises de sensibilidade das variáveis que interferem na decisão do consumidor, ou seja, de compra de equipamentos com Selo PROCEL, foram realizadas para as condições padronizadas de acordo com a NBR ISO / IEC 17025/2001, em que os refrigeradores são ensaiados em câmaras a temperatura de 32 C e, para o Sul do país, local de menor tempe ratura média anual, já que essas condições representam as extremidades de consumo de energia do equipamento, ou seja, condições em que se consome mais e menos energia elétrica, respectivamente. A metodologia utilizada para a análise baseou-se na determinação do custo médio específico de refrigeradores de uma porta (R$/l) considerando a etiqueta, determinação do consumo específico de refrigeradores, apresentada pela modelagem proposta no presente trabalho, incluindo os efeitos de temperatura ambiente e pesquisas tarifárias. Para a determinação do custo específico de refrigeradores de uma porta realizaram-se pesquisas de mercado referentes aos custos de equipamentos com diversos varejistas do mercado. As fontes pesquisadas foram sites de compra e grandes redes varejistas como, por exemplo, Casas Bahia, Extra, Ponto Frio, 81
101 Americanas, Tele-Rio e Magazine Luiza. É interessante observar que se constatou uma pequena variação de preço, para o mesmo equipamento, entre os varejistas. Para um conjunto de 22 modelos de refrigeradores de uma porta pesquisados conseguiram-se calcular o preço específico médio dessa categoria de refrigeradores levando em consideração a Etiqueta de Eficiência energética concedida pelo INMETRO Preço (R$/l) Modelos Pesquisados Classe A Classe B Classe C Classe D Classe E Figura 9. 1 Preço específico de refrigeradores de uma porta por classe A Tabela 9.1 representa o consumo médio de cada classe de refrigeradores de uma porta calculado pela média simples dos modelos pesquisados apresentados pela Figura
102 Tabela 9. 1 Custos específicos de refrigeradores de uma porta Etiqueta R$/l A 3,68 B 3,47 C 3,39 D 3,35 E 3,32 O custo total que se tem com um eletrodoméstico é uma soma entre o custo de investimento e o custo da energia elétrica, por isso, é relevante trabalhar com as tarifas de energia elétrica para cada região, já que estas podem apresentar grandes diferenças entre as concessionárias. Com base em informações da ANEEL (2007) considerando os encargos de cada concessionária (ICMS, PIS/PASEP e COFINS) e a faixa de consumo, foi possível estimar o custo médio da tarifa de energia elétrica para cada região do país. Tabela 9. 2 Custo médio da Tarifa de Energia R$/kWh Região Faixa de consumo < =200kWh/mês > 200kWh/mês Sul 0,281 0,409 Sudeste 0,319 0,484 Centro Oeste 0,323 0,455 Nordeste 0,314 0,465 Norte 0,323 0,455 Devido a grande variação de alíquotas de impostos entre os Estados e por classe de consumo de cada concessionária, adotou-se para todos os casos alíquotas de PIS/PASEP e COFINS de 6% e ICMS de 24%, valores considerados representativos. 83
103 O consumo específico normalizado (ensaiado a temperatura de 32 C) (kwh/ano) foi estimado pela média dos 22 refrigeradores pesquisados, estimou-se também, o consumo específico anual de refrigeradores para cada classe de eficiência energética e região do país, corrigido pela Equação 5.6. Tabela Consumo específico de refrigeradores de uma porta kwh/l.ano Etiqueta Norma Sul Sudeste Centro Nordeste Norte Oeste A 0,79 0,38 0,50 0,54 0,58 0,59 B 1,06 0,51 0,68 0,72 0,77 0,79 C 1,16 0,56 0,74 0,79 0,85 0,86 D 1,24 0,60 0,79 0,84 0,90 0,92 E 1,31 0,63 0,83 0,89 0,95 0,97 Com os consumos e custos específicos determinados anteriormente torna-se possível efetuar cálculos de custo totais anuais para o consumidor ao longo da vida útil do equipamento, considerada de 16 anos 2 no presente trabalho. O cálculo da Taxa Interna de Retorno - TIR permite ao investidor obter a melhor percepção se a economia de energia consegue pagar a diferença de preço entre o equipamento mais eficiente e o menos eficiente a uma taxa atrativa. CT = CI + CE (9.1) Q Q Q com: CI Q IQ.FRC (9.2) CE Q EQ.FRC (9.3) n i.(1+ i) FRC = n (1+ i) 1 (9.4) 2 Vida útil média considerada no próximo relatório de Avaliação do Programa Selo PROCEL. 84
104 onde: CT Q Custo total anual unitário de refrigeradores de uma porta de etiqueta Q CI Q Custo anual unitário de investimento do equipamento de etiqueta Q CE Q Custo anual unitário com energia elétrica do equipamento de etiqueta Q. I Q Investimento unitário do equipamento de etiqueta Q E Q Custo com energia gasta unitária pelo equipamento de etiqueta Q ao longo da vida útil, considerando o preço médio da tarifa para cada região do país apresentada pela Tabela 9.3 FRC Fator de Recuperação de Capital i Taxa de juros (considerada de 12% a.a) n Período de pagamento Q Referente à etiqueta (A,B,C,D ou E). Obs: Em todas as análises apresentadas no presente capítulo considerou-se a vida útil dos refrigeradores de 16 anos. Com base em informações dos diversos varejistas pesquisados quanto à taxa de juros cobrada no financiamento de refrigeradores concluiu-se que: A taxa de juros média cobrada em financiamentos de um ano é de 74,02% A taxa de juros média cobrada em financiamentos de dois anos é de 94,24%. 85
105 Tabela 9. 4 Taxa de juros de varejistas aplicada em pessoas físicas para financiamento de refrigeradores Varejista Financiamento Taxa a.a Casas Bahia 12 x 74,12% 24 x 98,95% Magazine Luiza 12 x 70,65% 24 x 100,01% Americanas 12 x 75,15% 24 x 99,04% Ponto Frio 12 x 76,23% 24 x 98,95% Média 12 x 74,04% 24 x 99.24% As figuras seguintes mostram a comparação dos custos específicos anuais de refrigeradores de uma porta considerando a Etiqueta de Eficiência energética, os padrões da norma brasileira de ensaio de freezers e refrigeradores e da região Sul do país, já que a última é mais crítica por apresentar menores custos com a energia. 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 R$/l 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 A B C D E Norma (32 C) Região Sul Figura 9. 2 Custo anual específico de refrigeradores de uma porta para classe de consumo <=200 kwh/mês 86
106 1,10 1,00 0,90 0,80 R$/l 0,70 0,60 0,50 0,40 A B C D E Norma (32 C) Região Sul Figura Custo anual específico de refrigeradores de uma porta para classe de consumo >200 kwh/mês Para a melhor percepção dos resultados apresentados pelas Figuras 9.2 e 9.3 considera-se um refrigerador típico de uma porta com volume interno de 300 litros, para a análise dos custos anuais com estes eletrodomésticos levando em consideração a etiquetagem. Tabela 9. 5 Custo total médio anual de refrigeradores de uma porta de 300 l Classe < =200 kwh/mês > 200 kwh/mês Etiqueta Norma R. Sul Norma R. Sul A R$ 236,00 R$ 193,00 R$ 268,00 R$ 207,00 B R$ 250,00 R$ 194,00 R$ 296,00 R$ 214,00 C R$ 256,00 R$ 195,00 R$ 306,00 R$ 216,00 D R$ 262,00 R$ 196,00 R$ 315,00 R$ 219,00 E R$ 267,00 R$ 198,00 R$ 323,00 R$ 222,00 87
107 25% Taxa Interna de Retorno (TIR) 20% 15% 10% 5% 0% A-B A-C A-D Relação entre as classes de Eficiência Energética Norma (32 C) Sul (18 C) Figura 9. 4 TIR referente à diferença de preço entre um refrigerador de 300 l com o Selo PROCEL e um menos eficiente (<=200 kwh/mês) 40% 35% Taxa Interna de Retorno (TIR) 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% A-B A-C A-D Relação entre as classes de Eficiência Energética Norma (32 C) Sul (18 C) Figura 9. 5 TIR referente à diferença de preço entre um refrigerador de 300 l com o Selo PROCEL e um menos eficiente (>200 kwh/mês) 88
108 A Tabela 9.5 mostra a viabilidade do investimento do consumidor em refrigeradores com o Selo PROCEL, tanto para consumidores de baixo quanto de alto consumo de energia elétrica, considerando a primeira compra, ou seja, sem valor residual. Nas regiões mais quentes o consumidor pode economizar cerca de 11% anualmente em relação aos custos com equipamentos menos eficientes se optar em comprar refrigeradores com Selo, enquanto que em regiões mais frias a economia existe, porém, em menor escala na ordem de 3%. Ressalta-se que a TIR mínima no cenário nacional é da ordem de 6% para consumidores de baixo consumo de energia elétrica e de 12% para consumidores de alto consumo. O período de retorno da diferença de investimento entre um equipamento menos eficiente e mais eficiente (com o Selo PROCEL) varia de 6 a 15 anos, respectivamente para as condições menos e mais críticas quanto aos impactos tarifários e regionais (devido à temperatura ambiente). As análises econômicas apresentadas comprovam que tanto o governo, no planejamento energético, quanto o consumidor, nas despesas domésticas, são beneficiados pelas ações do Programa Selo PROCEL, no cenário atual de mercado, no entanto, essa situação pode mudar se houver bruscas alterações no mercado brasileiro. A seguir estão representadas as análises de sensibilidade das variáveis de mercado (tarifa de energia, taxa de juros, período de pagamento) frente à viabilidade da obtenção de refrigeradores de uma porta com selo PROCEL na primeira compra (ou sem valor residual) do consumidor. As análises apresentadas a seguir referem-se aos refrigeradores de uma porta de volume interno de 300 litros, já que este volume é o mais comum nas residências brasileiras e, além disso, a percepção dos resultados estará mais facilitada, por isso não se optou em trabalhar com volumes específicos. Os resultados são apresentados para as condições normalizadas (temperatura de ensaio de 32 C) e para a região Sul (temperatura corrigida para 18 C) do país, já que essas 89
109 situações representam as condições extremas do país, ou seja, situações onde os equipamentos consomem mais e menos energia elétrica. Obs: Com base em informações de mercado, para as análises de sensibilidades da tarifa de energia e período de pagamento do investimento, considerou-se uma taxa de juros de financiamento conservadora de 70% a.a Diferença de custo total anual (R$) ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0, Tarifa de energia (R$/kWh) B-A C-A D-A Figura 9. 6 Sensibilidade tarifária na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Norma (Condições de ensaio) A Figura 9.6 mostra que para a situação menos crítica (em que o refrigerador consome menos energia) que corresponde às condições padronizadas pela norma de ensaio, se o mercado apresentar tarifas de energia elétrica maiores que 0,12 R$/kWh o consumidor terá benefício em adquirir equipamento com Selo PROCEL na primeira compra. 90
110 40 Diferença de custo total anual (R$) ,05 0,15 0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0, Tarifa de energia (R$/kWh) B-A C-A D-A Figura 9. 7 Sensibilidade tarifária na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Região Sul A Figura 9.7 mostra que para a situação mais crítica (em que o refrigerador consome mais energia) que corresponde às condições da região Sul do país, o consumidor só terá benefício econômico em adquirir equipamento com o Selo PROCEL se o mercado apresentar tarifas de energia elétrica maiores que 0,25 R$/kWh. As análises de sensibilidades das variáveis, taxa de juros e período de pagamento, mostradas a seguir, foram realizadas para os consumidores de baixo consumo de energia elétrica (<=200 kwh) já que esses consumidores são menos beneficiados com o Programa Selo PROCEL, por consumirem menos energia e pagar menores valores de tarifas de energia, com relação aos consumidores de alto consumo de energia. 91
111 60 Diferença de custo total anual (R$) % 110% 210% 310% 410% 510% 610% 710% 810% Taxa de juros B-A C-A D-A Figura 9. 8 Sensibilidade da taxa de juros na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Norma (Condições de ensaio) 10 Diferença de custo total anual (R$) 0 10% 60% 110% 160% 210% 260% 310% 360% 410% 460% Taxa de juros B-A C-A D-A Figura 9. 9 Sensibilidade da taxa de juros na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Região Sul 92
112 A Figura 9.8 mostra que para as condições normalizadas de ensaio se, no financiamento de um refrigerador de uma porta de 300 l com Selo PROCEL (Etiqueta A), a taxa de juros for superior a 410% a.a. o investimento do consumidor de baixo consumo de energia elétrica na primeira compra de um produto eficiente não valerá a pena do ponto de vista econômico. Para as condições mais críticas (Região Sul) o valor limite da taxa de juros é da ordem de 70% a.a. A presente avaliação mostrou que tanto o consumidor de baixo consumo de energia elétrica (menores tarifas) quanto o consumidor de alto consumo, são beneficiados economicamente, ao longo da vida útil do refrigerador, na aquisição de um equipamento com o Selo PROCEL. Entretanto, com as altas taxas de juros para o financiamento do investimento cabe verificar o período máximo de financiamento do consumidor de modo que o refrigerador eficiente, com o Selo PROCEL, não perca sua atratividade. 40 Diferença de custo total anual (R$) Período de pagamento do investimento (anos) A-B A-C A-D 93
113 Figura Sensibilidade do período de pagamento na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Norma (Condições de Ensaio) 8 Diferença de custo total anual (R$) ,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5-8 Período de pagamento do investimento (anos) A-B A-C A-D Figura Sensibilidade do período de pagamento na viabilidade econômica de obtenção de refrigeradores de uma porta com Selo PROCEL de 300 l Região Sul As Figuras 9.10 e 9.11 mostram que para as condições normalizadas o período de pagamento do investimento deve ser menor que 8 anos para que o consumidor obtenha benefícios econômicos com a compra de um equipamento com o Selo PROCEL, enquanto que para as condições da região Sul o período de pagamento do investimento deve ser menor que 3 anos. 94
114 PARTE IV Conclusões e sugestões 10. CONCLUSÕES Foi elaborado um modelo conceitual de avaliação do impacto do Programa Selo PROCEL na economia de energia e redução de demanda de ponta, no âmbito de freezers e refrigeradores em que o consumo de energia elétrica dos equipamentos é influenciado pelos efeitos da temperatura ambiente e degradação de eficiência, sendo contabilizados os impactos ao longo da vida útil do equipamento. Por isso, houve a necessidade de desagregar o parque das categorias de freezers e refrigeradores por região do país e idade. O modelo de avaliação seguiu diretrizes internacionais de Medição e Verificação M&V, estabelecidas pelo Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance PIMVP, como por exemplo, a adoção de linhas de base (baselines) para a avaliação e estudo do impacto energético ao longo da vida útil dos equipamentos. Segundo avaliação os freezers e refrigeradores representam cerca de 28% do consumo de energia do setor residencial brasileiro. Foi estimado que em 2005 as ações do Programa Selo PROCEL, nesses equipamentos, permitiram economizar 1012 GWh, reduzindo a demanda de ponta de aproximadamente 150MW, capacidade maior que a potência instalada na UHE (Usina Hidrelétrica) de Funil (Furnas), em Itatiaia. A partir de pesquisas de mercado, com vários varejistas para obtenção de informações quanto aos preços de refrigeradores de uma porta e, estudo tarifário frente às diversas concessionárias fornecedoras de energia elétrica do Brasil, concluiu-se pelas análises econômicas que o consumidor brasileiro é beneficiado economicamente, marginalmente, com a compra de refrigeradores de uma porta com o Selo PROCEL (Classe A), tanto o de baixo quanto o de alto consumo de energia elétrica, mesmo nas condições mais críticas do país, ou seja, onde esses eletrodomésticos consomem menos energia, que é o caso da região Sul do país. 95
115 Nas condições atuais de mercado o consumidor de baixo consumo de energia elétrica é beneficiado com uma TIR de no mínimo 6% e, de 12% o de alto consumo, o que mostra que o consumidor de alto consumo de energia elétrica tem maiores benefícios com as ações do Programa Selo PROCEL. Para a condições atuais de mercado, todo consumidor que financiar um refrigerador de uma porta com o Selo PROCEL num período menor que 3 anos, terá benefícios econômicos. Foi apresentado um modelo de regressão múltipla para estimativas e projeções de economia de energia atribuída ao Programa Selo PROCEL, no âmbito de freezers e refrigeradores. O modelo de regressão múltipla se mostrou consistente pelo fato de seus resultados estarem bem correlacionados com os resultados do modelo proposto na dissertação. Os resultados de economia de energia para o ano de 2005, apresentados por ambos os modelos, estão entre e GWh, equivalendo cerca de 1,2% do consumo de energia elétrica observado no setor residencial nesse ano. Nas avaliações de economia de energia e redução de demanda de ponta foram feitas algumas inferências e estimativas de dados devido à falta de algumas informações de mercado, fato que justifica as incertezas dos resultados do modelo em torno de 28%. O modelo pode ser aperfeiçoado e os resultados podem apresentar menores índices de incertezas caso se disponha de maiores informações quanto: Influência dos hábitos de uso no consumo de energia dos equipamentos (carregamento, abertura de porta, posição do termostato). Influência da variação de tensão no consumo dos equipamentos. Fator de Coincidência de Ponta FCP, entre outros. 96
116 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AC Nielsen, EGE, Estudo Geral de Eletrodomésticos (Refrigeradores e Freezers), São Paulo, ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica, Manual para elaboração do Programa de Eficiência energética: Ciclo 2005/2006, Brasília, Disponível em: < Acesso em: 29 Set, ALMEIDA, M. A.; SCHAEFFER, R.; LA ROVERE, E. L. The potential for electricity conservation and peak load reduction in the residential sector of Brazil. Energy, n.26, p , BEN/MME, Balanço Energético Nacional / Ministério de Minas e Energia, 2005, acessado em 02/01/2007. BIRNER, S., MARTINOT, E., Promoting energy-efficient products: GEF experience and lessons for market transformation in developing countries, Energy Policy, vol. 33, pag a 1779, BRASIL, Lei No , Dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia e dá outras providências, Subsecretaria de Informações do Senado Federal, 17 de outubro de 2001a. BRASIL, Decreto No 4.059, Regulamenta a Lei no , de 17 de outubro de 2001, quedispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia, e dá outras providências, Subchefia para Assuntos Jurídicos da Casa Civil da Presidência da República, 19 de dezembro de 2001b. 97
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA ENERGIA ECONOMIA DE ENERGIA EM AR CONDICIONADO NO BRASIL: EFICIÊNCIA E ECONOMICIDADE EDSON PALHARES DE SOUZA Itajubá, Abril de
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Avaliação dos Fatores que Influenciam a Compra de um Veículo à Luz do PBE Veicular A. C. Reis a, B. F. Silvestre b, A. C. S. Barros c a. CEFET/RJ e PUC-Rio, Nova Iguaçu e Rio de Janeiro, augusto.reis@cefet-rj.br