UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA CONSIDERANDO INCERTEZAS HUGO FUKUMITSU OSHIRO YAMAGUCHI TIAGO NEVES VANDERLEI ORIENTADOR: MAURO MOURA SEVERINO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA BRASÍLIA/DF: NOVEMBRO – 2012 Hugo Fukumitsu Oshiro Yamaguchi – 07/47696 Tiago Neves Vanderlei – 07/53122 ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA CONSIDERANDO INCERTEZAS Projeto de conclusão de curso de Engenharia Elétrica da Universidade de Brasília para obtenção do diploma de bacharel em Engenharia Elétrica. Orientador: Mauro Moura Severino. Brasília/2012 ii UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA CONSIDERANDO INCERTEZAS Hugo Fukumitsu Oshiro Yamaguchi – 07/47696 Tiago Neves Vanderlei – 07/53122 Projeto de Conclusão de Curso de Engenharia Elétrica da Universidade de Brasília para obtenção do diploma de bacharel em Engenhara Elétrica. APROVADO POR: --------------------------------------------------------------------------------------------------- MAURO MOURA SEVERINO, Dr. ENE/UNB (ORIENTADOR) --------------------------------------------------------------------------------------------------- ANÉSIO DE LELES FERREIRA FILHO, Dr. ENE/UNB (EXAMINADOR INTERNO) --------------------------------------------------------------------------------------------------- IVAN MARQUES DE TOLEDO CAMARGO, Dr. ENE/UNB (EXAMINADOR INTERNO) Brasília, 16 de Novembro de 2012. iii FICHA CATALOGRÁFICA YAMAGUCHI, HUGO FUKUMITSU OSHIRO e VANDERLEI, TIAGO NEVES Análise da Viabilidade Econômica da Implantação de Sistemas de Geração de Energia Considerando Incertezas [Distrito Federal] 2012. xv, 102p.,210 x 297 mm (ENE/FT/UnB, Engenheiro, Engenharia Elétrica, 2012). Trabalho de Conclusão de Curso - Universidad e de Brasília. Faculdade de Tecnologia. 1. Sistemas de Geração de Energia. 2. Grupo Motor-Gerador 3. Avaliação Econômica 4. Incertezas I. ENE/FT/UnB II. Engenheiro (2012) REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA YAMAGUCHI, H. F. O. e VANDERLEI, T. N. (2012). Análise da Viabilidade Econômica da Implantação de Sistemas de Geração de Energia Considerando Incertezas. Trabalho de Graduação em Engenharia Elétrica, Publicação FT. Departamento de Engenharia Elétrica, Faculdade de Tecnologia,Universidade de Brasília, Brasília, DF, 102p. CESSÃO DE DIREITOS AUTOR: Hugo Fukumitsu Oshiro Yamaguchi e Tiago Neves Vanderlei TÍTULO: Análise da Viabilidade Econômica da Implantação de Sistemas de Geração de Energia. Grau: Engenheiro ANO: 2012 É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias deste Trabalho de Conclusão de Curso e para emprestar tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desse Trabalho de Conclusão de Curso pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor. _________________________________ __________________________________ Hugo Fukumitsu Oshiro Yamaguchi Tiago Neves Vanderlei Cond. Jardins do Lago Q.2 CJ H CS 14 – QNN 22 CJ A CS 41– Ceilândia, 72220-221 Jardim Botânico, 71680-376 – Brasília – DF – Brasília–DF–Brasil. Brasil. [email protected] [email protected] iv RESUMO ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA CONSIDERANDO INCERTEZAS Tendo em vista a variação inconstante das tarifas das concessionárias de energia e a busca por fontes de energia de maior confiabilidade, consumidores estão procurando alternativas à tradicional forma de obtênção de energia através das concessionárias. Porém, devido ao grande número de alternativas, diversos fatores influenciam o custo benefício do empreendimento e assim surge a necessidade de se avaliar a real viabilidade dessa troca. Partindo dessa dúvida, realizou-se o presente trabalho para analisar, com foco na economia, a viabilidade de se implantar um sistema de geração de energia. O desenvolvimento do trabalho foi feito a partir de um aplicativo em planilhas eletrônicas para a análise da implantação de sistemas de geração de energia, elaborado seguindo as principais normas relativas ao assunto. Assim, a finalidade do aplicativo é proporcionar o aumento na produtividade dos projetos de geração de energia e facilitar o entendimento e a aplicação adequada das normas, bem como mostrar a viabilidade econômica da implantação de sistemas de geração de energia baseados em grupos motor-gerador a partir de uma avaliação baseada em aleatoriedades e incertezas. Dessa maneira, a partir das simulações realizadas verificou-se a adequação da metodologia utilizada e, observou-se a variação que a viabilidade econômica da implantação de sistemas de geração de energia pode apresentar, levando em consideração os diversos fatores que o compõem. v LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 – Ciclo Diesel (figura adaptada) ....................................................................................... 7 Figura 2.2 – Funcionamento de uma máquina síncrona (figura adaptada). ........................................10 Figura 2.3 – Sistema de transferência simplificado. ...........................................................................12 Figura 2.4 – Modelo de chaves reversoras. ........................................................................................13 Figura 2.5 – Modelo de By-pass. .......................................................................................................13 Figura 2.6 – Configuração Simples de um sistema de geração. ..........................................................15 Figura 2.7 – Configuração em paralelo de um sistema de geração.....................................................16 Figura 2.8 – Configuração de chaveamento de um sistema de geração. .............................................16 Figura 2.9 – Configuração de múltiplos geradores e chaves de um sistema de geração. .....................17 Figura 2.10 – Configuração em média ou alta tensão de um sistema de geração. ...............................18 Figura 2.11 – Configuração de geradores de baixa tensão em aplicação de média ou alta tensão. .....18 Figura 3.1 – Mapa de Funcionamento. ..............................................................................................38 Figura 3.2 – Legenda do Mapa de Funcionamento. ...........................................................................39 Figura 4.1 – Apresentação. ................................................................................................................44 Figura 4.2– Informações ao Usuário. ................................................................................................44 Figura 4.3 – Informações do usuário. ................................................................................................45 Figura 4.4 – Informações do SGE. .....................................................................................................45 Figura 4.5 – Indicação da potência. ..................................................................................................46 Figura 4.6 – Escolha dos GMGs. .......................................................................................................46 Figura 4.7 – Custo dos acessórios. ....................................................................................................47 Figura 4.8 – Custo da instalação. ......................................................................................................47 Figura 4.9 – Escolha da seção dos condutores. ..................................................................................48 Figura 4.10 – Faixa do custo dos condutores. ....................................................................................48 Figura 4.11 – Cálculo da vida útil. ....................................................................................................49 Figura 4.12 – Custo da manutenção preventiva. ................................................................................49 Figura 4.13 – Consumo com variação de carga de um GMG. ............................................................50 Figura 4.14 – Demandas Máxima e Mínima. .....................................................................................51 Figura 4.15 – Consumos Máximo e Mínimo. ......................................................................................51 Figura 4.16 – Tarifas utilizadas no cálculo da fatura. ........................................................................52 Figura 4.17 – Exemplo do cálculo da economia. ................................................................................52 Figura 4.18 – Valores Máximos e Mínimos. .......................................................................................53 Figura 4.19 – VPLs. ..........................................................................................................................54 Figura 4.20 – Economia Máxima e Mínima. ......................................................................................54 Figura 4.21 – VPL da Economia. .......................................................................................................54 Figura 4.22 – Cálculo da variável R. .................................................................................................55 Figura 4.23 – Cálculo do Lucro Líquido. ...........................................................................................55 Figura 4.24 – Outros valores relativos...............................................................................................56 Figura 4.25 – Fluxo de Caixa. ...........................................................................................................56 Figura 4.26 – Gráfico do Fluxo de Caixa...........................................................................................57 Figura 4.27 – Gráfico do Fluxo de Caixa Acumulado. .......................................................................57 Figura 4.28 – Tempo de Retorno do investimento. .............................................................................57 Figura 4.29 – Dados tarifários do hipermercado. ..............................................................................59 vi Figura 4.30 – Histórico de consumo do hipermercado. ......................................................................59 Figura 4.31 – Potência do SGE. ........................................................................................................59 Figura 4.32 – Funcionamento do SGE. ..............................................................................................60 Figura 4.33 – Instalação....................................................................................................................60 Figura 4.34 – Acessórios. ..................................................................................................................60 Figura 4.35 – Atenuação. ..................................................................................................................60 vii LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 4.1 – VPL . ...........................................................................................................................62 R Gráfico 4.2 – Fluxo de Caixa. ...........................................................................................................62 Gráfico 4.3 – Fluxo de Caixa Acumulado. .........................................................................................62 Gráfico 4.4 – Percentual do Investimento. .........................................................................................64 Gráfico 4.5 – Percentual da Operação & Manutenção. .....................................................................64 viii LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 – Sistemas de operação de um grupo motor-gerador. ........................................................ 5 Tabela 4.1 – Cargas do hipermercado. ..............................................................................................58 Tabela 4.2 – Lucros...........................................................................................................................61 Tabela 4.3 – VPLs. ............................................................................................................................61 Tabela 4.4 – Tempo de Retorno e Vida Útil. ......................................................................................63 Tabela 4.5 – Informações Adicionais .................................................................................................63 Tabela 4.6 – Condutores. ..................................................................................................................64 Tabela 4.7 – Consumo Diesel. ...........................................................................................................65 ix LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica ANP – Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis AT – Alta Tensão BT – Baixa Tensão CA – Corrente Alternada CEB – Companhia Energética de Brasília CELPA – Centrais Elétricas do Pará S.A. fp – Fator de Potência GMG – Grupo Motor-Gerador IGP-M – Índice Geral de Preços do Mercado IPCA – Índice de Preços ao Consumidor Amplo MT – Média Tensão NBR – Norma Brasileira da Associação Brasileira de Normas Técnicas NTD – Normas Técnicas de Distribuição QTA – Quadro de Transferência Automático R$ – real SGE – Sistema de Geração de Energia UnB – Universidade de Brasília VBA – Visual Basic Advanced VPL – Valor Presente Líquido x