O custo de aquisição dos componentes necessários para a montagem do aquecedor solar de baixo custo (ASBC), considerando a região do interior do estado de São Paulo, foi determinado através de pesquisas em lojas de materiais de construções e lojas afins.
Os custos apresentados, correspondem a média dos preços pesquisados em 4 lojas, onde os valores apresentados, são para pagamento na condição - a vista.
4.1.3 Chuveiro elétrico
O chuveiro elétrico fica ligado, em média, cerca de 34 minutos por dia, atendendo uma família de 4 pessoas (um banho dia para cada um, com duração de, aproximadamente, 8,5 minutos).
A potência média do chuveiro é de 4.4 Kw. Desta forma no decorrer de um ano o chuveiro elétrico é responsável pelo consumo familiar de, aproximadamente, 910 Kw/h (365 dias x 4.4 Kw x 0,5667 horas). Estatísticas atualizadas demonstram que 32.000.000 de famílias brasileiras, utilizam chuveiro elétrico para o seu banho.
O chuveiro elétrico, sob o ponto de vista técnico, é simples, extremamente barato e já bastante seguro. Apesar de ser o instrumento que permitiu que o banho quente chegasse até as classes menos favorecidas, fazendo o ato do banho um ato de cidadania, também a que se ressaltar que representa um grande percentual do total de energia elétrica consumida no país.
Sua potência é limitada. O máximo usual é de 5.4 KW, ou seja, 5.400 Watt. (APÊNDICE 2)
Com potência limitada, o fluxo de água se auto limita, pois quanto mais água passa, menor será a temperatura obtida. Portanto, o chuveiro elétrico é um indutor para a economia de água.
O fluxo de água de um chuveiro elétrico é baixo, em média, de 3,0 litros a 3,5 litros de água por minuto. Também representa um excelente conversor de energia da
eletricidade em calor. Estudos revelam que 95% da energia consumida é transferida como calor á água.
4.2 Métodos
O presente estudo propõe a análise da viabilidade econômica, através de duas alternativas: implantação do aquecedor de água por energia solar em plástico ou do aquecedor solar de baixo custo (ASBC), determinando qual é a melhor alternativa econômica através dos métodos de investimentos, considerando os custos de implantação e os benefícios esperados.
Posteriormente, conhecida a melhor alternativa, confrontar o seu custo com o benefício na redução do consumo de energia elétrica, determinando a sua viabilidade econômica, enquanto mecanismo de substituição do aquecimento convencional (chuveiro elétrico).
O presente estudo, toma por base, uma família com 4 pessoas, com um banho diário de 8 a 9 minutos cada, com consumo médio de 3,0 a 3,5 litros por minuto, o que determina a capacidade do reservatório de água quente de 110 litros.e a eventual utilização do sistema convencional (chuveiro elétrico) como complemento ao sistema de aquecimento por energia solar.
Para o cálculo das duas alternativas quanto ao equipamento -aquecedor de água por energia solar em plástico ou aquecedor solar de baixo custo (ASBC) - o método utilizado é do custo atual líquido (CAL).
A outra análise: comparação entre o sistema de aquecimento solar selecionado com o sistema de aquecimento convencional (chuveiro elétrico), está determinada através da análise comparativa e na determinação de indicadores de investimento, considerando os custos envolvidos nos dois modelos, comparado aos benefícios esperados na substituição do sistema convencional (chuveiro elétrico).
Porém, necessário é, considerar o custo de manutenção e utilização deste sistema para que seja possível uma comparação com o sistema alternativo da energia solar.
4.2.1 Análise comparativa
4.2.1.1 Quilowatt-hora (Kwh)
Um Quilowatt-hora (Kwh) é igual à quantidade de energia que é consumida quando uma resistência de 1000 Watt é acionada por uma hora.
Para que seja possível interpretar esta relação em se tratando de aquecimento domestico de água, poderíamos exemplificar que um chuveiro, na posição inverno tem uma potência de 5.400 Watt, ou de 5,4 Quilowatt (kw).
Caso este chuveiro fique ligado por 1 hora a energia consumida será de 5,4 Kw x 1 hora = 5,4 Kwh; ou seja, Kw vezes número de horas resulta em Kwh.
Como exemplo, no interior do Estado de São Paulo, o custo é de, aproximadamente, R$ 0,384 por Kwh (dezembro/2004), preço cobrado pela concessionária CPFL – Companhia Paulista de Força e Luz (APÊNDICE 3), incluindo a alíquota de 12% de Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços, considerando a classificação normal bifásico.
Desta forma pode-se fazer o cálculo da despesa pela utilização do chuveiro elétrico por este período:
5,4 Kw x 1 hora x R$ 0,384 por Kwh Æ R$ 2,07, aproximadamente, só neste banho.
4.2.1.2 Quilo-Caloria (Kcal)
Com esta nova unidade de medida, podemos calcular, de forma igual para todos, a energia que foi assimilada ou perdida pela água.
E(Kcal) = litros de água x ( temperatura final- temperatura inicial) A título de exemplo, pode-se encher um recipiente com água quente que vem de um chuveiro elétrico. Simultaneamente, nos interessa saber quantos quilo-calorias foram adicionadas à água fria, que veio da caixa de água ou da rede pública de abastecimento, ao passar pelo chuveiro.
Para o cálculo, são necessárias as utilizações de um termômetro e um recipiente. Analisa-se a temperatura da água fria (antes de passar pelo processo de aquecimento pelo chuveiro elétrico).
Para fins didáticos vamos assumir que esta temperatura seja de 24º C e que se considera ser a temperatura inicial.
Posteriormente, aquece-se a água com a utilização do chuveiro elétrico. Novamente com a utilização de um termômetro e de um recipiente, coleta-se a temperatura desta água, a qual denomina-se temperatura final, e que para fins ilustrativos assume-se como sendo de 39º C.
Também é necessário fazer o cálculo de ganho de temperatura por litro de água. Considerando que um litro de água pesa um quilograma (Kg), é possível determinar a quantidade de água através do peso, descontando o peso do próprio recipiente.
Exemplificando, se considerar que a quantidade de água analisada for de 10 litros , tem-se que a energia adicionada á água:
E(Kcal) = 10 litros x ( 39 Graus (temp. final) - 24 Graus (temp. inicial ) = E(Kcal) = 10 litros x (15 Graus)
4.2.1.3 Relação entre Kwh e Kcal
As bibliografias pesquisadas trazem que , 1 Kwh é igual a 860 Kcal. Portanto, esta nova informação pode ser aplicada à operação do enchimento do recipiente:
Se o aquecimento da água do recipiente consumiu 150 Kcal, se 860 Kcal é igual a 1 Kwh, então por regra de três, poderemos calcular quantos Kwh foram consumidos neste aquecimento de água: (150 Kcal x 1 Kwh /860 Kcal )= 0,1744 Kwh
Neste exemplo, pode-se calcular o custo da energia a ser paga por este aquecimento:
Custo = 0,1744 Kwh x R$ 0,384 por Kwh Æ aproximadamente R$ 0,07
ou seja, aproximadamente, 7 centavos por esta operação, com a utilização de um chuveiro elétrico, considerando apenas 10 litros de água aquecida.
A metodologia também é aplicada ao aquecimento da água provocado pelo coletor solar.
4.2.2 Prazo de retorno do investimento (pay-back)
Este método é utilizado para determinar o prazo de retorno que se considera ser o espaço de tempo necessário para que os benefícios advindos de um investimento possam cobrir seus custos, considerados a uma adequada taxa de juros.
O prazo de retorno consiste, portanto, na determinação de um prazo “n” em que os custos “C” igualam-se aos benefícios “B”, ou seja, quando C = B, ou ainda, quando: C – B = 0
Adotando-se a convenção de sinais, em que qualquer despesa (custo) tem sinal negativo e em que qualquer receita (benefício) tem sinal positivo, pode-se dizer que, conforme os instantes de tempo considerados para uma comparação de valores entre as alternativas, a expressão C – B pode equivaler a valor presente líquido (VPL), valor atual líquido (VAL) ou valor futuro líquido (VFL).
Desta forma, pode-se afirmar que C – B = 0, pode equivaler a VPL = 0, VAL = 0 ou VFL = 0, conforme o instante considerado para a comparação de alternativas seja, respectivamente, inicial, periódica ou final.
Quando são analisados os custos (C) e os benefícios (B) no instante inicial, o prazo de retorno “n” consistirá na determinação de “n” quando VPL = 0.
4.2.2.1 Comparação do prazo de retorno do investimento com a vida útil do bem
A partir do momento em que se determina o prazo de retorno “n” do investimento, obtém-se um prazo necessário pelo qual um bem deve ser retido para cobrir os custos investidos, tomando-se em consideração uma adequada taxa mínima de juros.
Se tal prazo de retorno “n” do investimento for menor que a vida econômica de um bem, podemos dizer que o bem “se paga” num prazo menor que a sua vida econômica. Logo, ele deve ser adquirido, se o prazo de retorno do investimento (pay-back) for menor que a vida econômica.
Se, ao contrário “n” for maior do que a vida econômica do bem, concluí-se que ele não retorna o capital investido dentro do período compreendido como a sua vida econômica. Logo, ele não deve ser adquirido se o prazo de retorno do investimento (pay- back) for maior do que a vida econômica do bem.
Dentro do conceito de vida útil do bem, também é importante analisar sob duas modalidades: vida útil real e contábil.
Vida útil real, também denominada vida econômica, é o prazo de duração de um bem até ser alcançado o desgaste físico ou a obsolescência. Assim, dependendo das características de fabricação de um coletor solar, de acordo com a marca, o modelo e a
procedência, poderíamos dizer que, em média, a sua vida útil real seria de, suponhamos, 6 anos.
Vida útil contábil é o prazo de duração de um bem até ser alcançado um prazo resultante da regulamentação oficial e utilizado para escrituração contábil, como sendo o do desgaste físico ou da obsolescência.
No presente estudo, considerando uma determinada taxa de juros reinante, pode-se calcular o valor da anuidade, durante um prazo igual à vida econômica ou vida útil do bem.
i (1 + i) n PMT = PV x ________________
(1 + i)n - 1
Também é possível encontrar a anuidade através da representação a seguir:
PMT = PV (A/P, i, n)
Onde:
PMT = valor da anuidade
PV = valor de aquisição do equipamento
A/P = índice para se encontrar a anuidade, dado o valor presente i = taxa de juros reinante
n = vida útil ou vida de serviço
4.2.3 Taxa interna de retorno (TIR)
Este método da determinação da taxa interna de retorno (TIR), reflete o percentual que iguala as entradas com as saídas de recursos ao longo de toda a vida econômica
do projeto e que é determinada em certo momento do tempo, sendo usualmente utilizado o momento zero, ou seja, aquele em que se inicia o projeto.
Para a avaliação de propostas de investimentos, o cálculo da TIR exige que se conheça o montante de dispêndio de capital e dos fluxos de caixa incrementais gerados exclusivamente pela decisão. Considerando que esses valores ocorrem em diferentes momentos, pode-se afirmar que a TIR, ao levar em conta o valor do dinheiro no tempo, representa na verdade a rentabilidade do projeto expressa em termos de uma taxa de juros equivalente periódica.
Esta metodologia de cálculo pode ser expressa da seguinte forma:
Onde:
Io = montante do investimento no momento zero (início do projeto) Ij = montantes previstos de investimento em cada momento subseqüente r = taxa de rentabilidade equivalente periódica (TIR)
FC = fluxos previstos de entradas de caixa em cada período de vida do projeto (benefícios de caixa)
É evidente que a taxa interna de retorno é uma taxa implícita e está em função da forma como o fluxo de caixa se configura. Portanto ela reflete apenas uma taxa de desconto suportável pelo projeto, considerando a sua vida econômica.
Porém, para se decidir pela aceitação ou não da alternativa econômica, é necessário comparar a taxa interna de retorno (TIR) encontrada pela metodologia apresentada anteriormente, com uma taxa referencial, a qual se denomina taxa mínima de atratividade (TMA).
Esta taxa referencial e de comparação, reflete a taxa mínima aceitável para a decisão de se implementar o projeto. Deve contemplar algumas variáveis econômicas como: correção monetária, lucro, custo de oportunidade, risco, entre outras.
j j n j j j n j
r
FC
r
I
I
)
1
(
)
1
(
1 1 0+∑
+
=∑
+
= =Também é possível considerar a TMA como sendo a taxa de juros média reinante no mercado e que poderia servir para uma comparação adequada entre dedicar- se ao projeto ou, simplesmente, aplicar no mercado financeiro.
Conclui-se pela aceitação ou não do projeto em função da comparação da taxa interna de retorno (TIR) com a taxa mínima de atratividade (TMA) se:
TIR > TMA –> grande probabilidade de sucesso
TIR < TMA –> grande probabilidade de insucesso
Esta comparação não deve ser feita de forma inflexível, pois como trata- se de expectativas, inúmeras variáveis devem ser contempladas e a decisão torna-se mais uma questão de “feeling”.
4.2.4 Valor presente líquido (VPL)
Quando é necessário analisar uma determinada alternativa econômica para uma possível tomada de decisão, é possível se utilizar de alguns métodos de análises, especificamente tratando de valores monetários, como:
a) método do valor presente líquido (VPL) b) método do valor futuro líquido (VFL) c) método do valor anual líquido (VAL)
O método do valor presente líquido (VPL), também chamado método do valor atual líquido, tem como finalidade determinar um valor no instante considerado inicial, a partir de um Fluxo de Caixa formado de uma série de receitas e dispêndios.
Em virtude de se usar freqüentemente a expressão Desconto ou Valor Descontado em uma operação onde se determina o Valor Presente Líquido, a taxa mínima de atratividade ou a taxa de juros envolvida recebe, muitas vezes, o nome de Taxa de Desconto.
O valor presente líquido (VPL) pode assim ser determinado:
Se a soma algébrica dos Valores Presentes dos Benefícios mais os Valores Presentes dos Custos for nula, isto é, se o Valor Presente Líquido do fluxo de Caixa for nulo, significa que os valores presentes dos benefícios são iguais aos valores presentes dos custos, ambos obtidos com a aplicação de uma taxa característica de juros que poderia ser, por exemplo, a Taxa Mínima de Atratividade.
Embora o resultado nulo desta equação é conseguido com a aplicação da Taxa Interna de Retorno (TIR) que é a taxa implícita ao fluxo de caixa e que, na condição de taxa de desconto, iguala, no momento zero (inicial) todos os benefícios a valor presente com todos os dispêndios, também na mesma base (momento inicial).