Planejando o consumo de energia elétrica através de programas de difusão de tecnologias mais eficientes [1]

Gilberto De Martino Jannuzzi

Professor-Livre Docente

Coordenador do Programa de Pós-graduação em

Planejamento Energético

Universidade Estadual de Campinas

Resumo

É objetivo deste trabalho chamar atenção sobre vantagens para a sociedade associados à implementação em larga escala de programas de administração de demanda (DSM) junto a consumidores de energia elétrica. Esses programas implicam em um significativo desembolso de investimentos por parte das companhias de eletricidade que analisariam essas opções de maneira competitiva com os tradicionais investimentos na expansão do parque de geração de energia. Para novos grandes consumidores de energia, esses programas implicam também em se requerer um Relatório de Impacto Energético onde se analisaria os benefícios para esse consumidor e para a sociedade de investimentos em aumento de eficiência energética.

Para o presente trabalho foi elaborado um modelo em planilha de cálculo considerando de maneira bastante disagregada os usos finais de eletricidade e subsetores econômicos dos setores residencial, comercial e industrial do Estado de São Paulo e da Região de Campinas. A partir do ano base de 1990, dois cenários principais foram criados: um que mantém as características tecnológicas dos equipamentos, outro assumindo uma substancial substituição de tecnologias nos diversos usos finais considerados.

É feita uma avaliação econômica dos custos de cada substituição proposta e comparam-se os investimentos necessários para atender aos requisitos de demanda de ambos cenários, que por sua vez assumem as mesmas determinantes sócio-econômicas.

Os resultados são avaliados em termos de custos médios incrementais para o setor elétrico em função de demanda (US$/kW) e energia (US$/kWh) , impactos no faturamento e investimentos. São apresentados os resultados dos cálculos realizados para o Estado e São Paulo para o ano 2000.

Introdução

As falácias das projeções oficiais de demanda de energia

Historicamente as projeções sobre o consumo futuro de energia realizadas pelo setor elétrico tem sido muito superiores aos valores verificados e isso tem implicado, por exemplo, no adiamento de construção de usinas elétricas. Pinguelli, 1992 demonstra que a Revisão do Plano 2010 da Eletrobrás realizado em 1989 adiou 66 obras de hidroelétricas por mais de 3 anos e 35 por mais de 5 anos.

Insistentemente representantes do setor elétrico brasileiro vem se manisfestando que segundo suas previsões deverá haver um déficit de energia no Estado de São Paulo a partir de 1996/97 (Ref. ZZ). Essas previsões nunca foram discutidas publicamente.

O Plano 2015 elaborado pela ELETROBRÁS é o melhor exemplo que temos no país em termos de planejamento energético setorial e contempla nessa versão a participação da conservação de energia nas suas projeções de mercado futuro da eletricidade. Não cabe aqui uma discussão aprofundada sobre a metodologia utilizada nesse plano, mas observamos que não é apresentada nenhuma consideração mais quantitativa sobre como deverão ser viabilizados os montantes de conservação apresentados. É ainda muito mais frágil esse tipo de consideração comparado com os demais estudos realizados sobre as diversas possibilidades de se produzir eletricidade no país.

Investimentos em programas de conservação de energia

Investimentos de companhias brasileiras em programas de conservação são extremamente baixos [2] e acreditamos que não se estejam usando os recursos disponíveis de maneira a minimizar os custos da energia para a sociedade postergando a necessidade de novas obras de geração. Praticamente não se tem avançado em nenhuma escala significativa no desenvolvimento de métodos para avaliação de retorno econômico de programas de difusão de tecnologias mais eficientes e tecnicamente consolidades e inclusive já sendo produzidas no país.

Um levantamento realizado em 1990 entre 363 companhias de eletricidade norte-americanas com vendas anuais superiores a 120 GWh indicam que com um total de investimentos de US$ 1,2 bilhões foram economizados 17 TWh e evitados 24 GW no período de pico. Esse investimento representou 0,7% do faturamento com vendas de eletricidade (Ref. x) . O Programa Nacional de Conservação de Eletricidade dispendeu no seu melhor momento quase US$ 6 milhões em 1988, valor que foi decrescendo até que em 1992 chegou a menos de US$ 2 milhões (Tabela 1).

Tabela 1: PROCEL: Investimentos em Conservação de Eletricidade (em 10 3 US$)

NOTA: PME= Programa de Mobilização Energética.

FONTE: Leonelli, 1993

Ao contrário que muitos pensam um programa de conservação de energia é muito mais imortante economicamente pela quantidade de kW que ele ajuda evitar.

Medotologia de projeção utilizada e dados

São considerados tres setores de consumo de energia: setor residencial, comercial e industrial. Para cada um deles são considerados subsetores conforme a Tabela A.1 (Anexo A). A projeção é realizada para cada setor levando se em conta variáveis que consideramos refletir as principais características de consumo elétrico e atividade econônmica.

Para o setor residencial são usadas informações sobre crescimento populacional e distribuição dos domicílios por faixas de renda, posse de equipamentos, consumo e potência média dos equipamentos por faixas de renda. Essas informações se baseiam em diversas pesquisa de campo realizadas por empresas do setor elétrico e outras publicações.

Para o setor industrial as estimativas sobre usos finais de eletricidade foram realizadas baseadas em informações da Agência . São utilizadas como variáveis para projeção o crescimento do PIB industrial de acordo com cada subsetor estudado, elasticidades eletricidade-PIB para cada subsetor (baseado no Plano 2015) [3] , índice de eficiència dos equipamentos e fator de coincidência com o pico.

Para o setor comercial foi feita uma estimativa de consumo e fpotència instalada por unidade de área construída e para cada setor baseando-se em levantamentos realizados e na literatura. Foi realizada uma projeção de crescimento de área construída utilizando-se as informaçóes disponíveis sobre o crescimento do PIB para esse setor.

Os custos de conservar energia e evitar a demanda em período de pico foram baseados em publicações. (Ref 2 e 3 e 4).

O grande trabalho realizado para poder considerar de maneira os usos de energia em subsetores mais homogêneos, se prende ao interesse em melhor se quantificar os efeitos de mudanças de caracteríscticas no estoque de tecnologias. Outro fato se prende também ás possibilidades de mudanças na prórpia estrutura econômica, que deve ser considerada de maneira dinàmica. No presente trabalho mantivemos constantes as participações no PIB do setor.

A partir das informações referentes ao Ano Base de 1990, dois cenários foram elaborados ambos considerando as mesmas hipóteses de crescimento dos parâmetros econòmicos ou sociais, mas diferindo nas características de consumo de energia elétrica. Assim, por exemplo, se manteve a mesma penetração de eletrodomésticos para o setor residencial nos dois cenários, mas em um deles se reduziu o consumo de energia elétrica. Um cenário se caracterizou, portanto na manutenção de das eficiências atuais (cenário Ef. Atual) de uso de energia e em outro se aumentou a eficiência (cenário Ef. Tecn.). Foram consideradas somentes oportunidades de melhoramento técnico existentes com tecnologias presentemente produzidas no país.

Resultados para o Estado de São Paulo

Energia elétrica e capacidade instalada

O total de energia elétrica consumido no ano projetado seria de 101,4 TWh se forem mantidas as mesmas características dos equipamentos existentes nos tres setores de consumo analisados (Cenário Tendencial). Isto representa um crescimento anual de 5,16% a partir do ano de 1990, valor compatível com a projeção realizada pelas companhias estaduais, que é de 104,4 TWh (Ref.[xx]). Isso decorre porque estamos também assumindo as mesmas taxas de crescimento para os parâmetros sócio econômicos. Para atender a esse consumo de eletricidade necessitaríamos de uma capacidade instalada equivalente a 16,7 GW do sistema interligado. Ainda, associado a esse consumo teríamos uma demanda máxima em horário de pico de 20,6 GW, ou seja um crescimento anual de 5,75% com relação a 1990. O crescimento da demanda de pico um pouco maior que o consumo reflete um aumento na posse de eletrodomésticos no setor residencial e da utilização de energia pelo setor comercial.

Se admitirmos uma substituição de tecnologias nos diversos usos finais considerados na direção de equipamentos que utilizam eletricidade mais eficientemente (Cenário Eficiência Tecnológica) o consumo total do estado no ano 2000 poderia ser de 75,3 TWh, mantendo o mesmo crescimento econômico e populacional do cenário anterior. Esse valor é cerca de 25% menor e representa uma taxa média de crescimento do consumo de eletricidade de 2,08% ao ano. Isso equivale a uma capacidade instalada equivalente a 12,4 GW para atender as necessidades do estado de São Paulo e uma demanda máxima de 15,6 GW.

Investimentos e custos de produção de eletricidade

As estimativas dos custos para o setor elétrico atender as necessidades de eletricidade foram feitas assumindo valores de referência para o custo de produção, transmissão e distribuição de energia para cada um dos setores analisados [4] e também um custo médio de US$ 2300 para cada quilovate adicional necessário para atender a demanda em horário de pico. Os resultados do Cenário Tendencial implicam em um custo anual de US$ 11 bilhões para a produção de eletricidade e um custo de US$ 27 bilhões para construir a capacidade instalada adicional necessária para atender a demanda de energia. O custo médio do quilovate-hora produzido no ano 2000 seria de US$ 0,11, e cada quilovate adicional instalado custaria US$ 2300.

Os custos do Cenário de Eficiência Tecnológica incorporam os custos necessários para se promover um uso mais eficiente de energia para cada setor, além dos custos de produção e aumento da capacidade instalada. Nesse caso teríamos que um total de US$ 8,3 bilhões seriam necessários para produzir (e conservar) eletricidade e outros US$ 19 bilhões seriam gastos para aumento da capacidade para atender os requisitos de pico. Esses valores indicam que o custo médio de produção cairia para US$ 0,08/kWh e cada quilovate de capacidade adicional custaria US$ 933.

É importante analisar os reflexos de diferentes valores de consumo de eletricidade no faturamento do setor elétrico. Programas de Eficiência vão significar menores vendas de eletricidade e de acordo com a realidade tarifária isso pode afetar de maneiras diferentes as receitas advindas dos diversos setores de consumo, além de terem diferentes implicações para empresas Distribuidoras e Geradoras de eletricidade. Assumindo que a tarifa média vingente no ano base é de US$ 0,07 e que ela tivesse um aumento real de 57% chegando no ano 2000 com o valor médio de US$ 0,11, teríamos um faturamento de cerca de US$ 10,7 bilhões para o Cenário Tendencial e de US$ 8 bilhões para o Cenário de Eficiência Tecnológica.

Além de vender quilovates-hora, o setor elétrico também comercializa contratos de demanda, ou seja, se vende também quilovates. Assumindo um valor médio de US$ 800/kW para o ano base e US$ 1500 para o ano 2000, isso significa um faturamento de US$ 18 bilhões para o Cenário Tendencial e de US$ 14 bilhões para o Cenário de Eficiência Tecnológica.

Um balanço entre a receita das vendas de kWh e kW com os custos de produção indicam um saldo negativo para o setor elétrico nos dois cenários. Segundo os valores assumidos a recuperação tarifária não é suficiente para cobrir os gastos de produção de eletricidade. No entanto, o Cenário de Eficiência implica em uma substancial redução dessas perdas, que passam de US$ 9,4 bilhões do Cenário Tendencial para US$ 5,4 bilhões. O Cenário de Eficiência indica que haveria um prejuízo maior para as empresas que vendem kWh ( o prejuízo é de US$ 350 milhões comparado com US$ 198 milhões do outro cenário), em contrapartida o benefício dos investimentos em eficiência seria sentido na redução da necessidade de capacidade instalada. Os setores que demonstram maiores benefícios para o setor elétrico resultantes de investimentos em eficiência são os setores residencial e comercial.

Os resultados apresentados são fortemente dependentes das hipóteses realizadas quanto aos custos futuros e dos valores que poderão ser praticados pelas tarifas de eletricidade. No entanto, parecem indicar que maiores investimentos em Programas de Eficiência Energética poderão significar benefícios para o próprio setor elétrico.

Tabela 2: Resultados da Projeção para o Estado de São Paulo   

  TOTAL GERAL     Ano Base      P1             P2        AB-P1   AB-P2

                            1990     2000 TT     2000 ET     % ano   % ano

  ========================================================================================

  energia TWh             61.3     101.4        75.3        5.16%      2.08%

  pot. pico GW            11.8       20.7        15.6        5.75%      2.83%

  capacidade instalada necessária

  p/ consumo anual GW(*)      10.1      16.7        12.4        5.16%      2.08%

  custos anuais (US$ bilhões)

  produção (total)(**)            5.06     10.95        8.34      8.03%       5.12%

  capac. adic. pico(***)     0     27.5        19.3

  US$/kWh                    0.08     0.11         0.08     2.72%      -0.04%

  US$/kW                     2000     2300         933     1.41%     -7.34%

  faturamento (US$ bilhões) 

  tarifa US$/kWh             0.07     0.11     0.11

  tarifa US$/kW         800-1000    1500     1500

  energia                          4.6     10.7     8,0

  demanda                        6.6     18.3     14.2

  total                            11.2     29.0     22.2

  balanço para o setor elétrico (US$ bilhões)

  energia                        -0.5     -0.5     -0.3

  demanda                        6.6     -9.2     -5.0

  total                              6.1     -9.4     -5.3

  ========================================================================================

  NOTAS: AB= ano base, P1= cenário tendencial, P2= cenário de eficiência tecnológica;

  (*) assumindo o mesmo perfil de demanda hor ria do ano de 1991 e margem de reserva de 5%;

  (**) inclue os custos de produção de energia e custos de conservação (cenário P2);

  (***) inclue os custos para investimento em aumento de capacidade instalada e os custos para se evitar a demanda adicional através de investimentos em eficiência energética.

Considerações sobre políticas de incentivos ao uso eficiente de energia

Não acreditamos que melhorias de eficiência no uso de energia ocorram espontâneamente a partir de iniciativas dos consumidores. A larga experiência internacional no assunto mostra que sem a participa+ão das companhias de energia, do governoe das prórias indústrias de equipamentos, a criação de um mercado para esses produtos mais eficientes não se viabiliza de maneira significativa.

No Brasil observamos que importantes consumidores de energia como o próprio setor elétrico e o governo não consideram o desempenho energético como critério de compra de equipamentos para consumo prórpio, ou mesmo especificações para construções de seus edifícios que proporcionem menores requisitos durante a vida útil dessas edificações.

Programas de eficiência podem ser importantes elementos de geração de novos empregos também. Eles devem criam uma demanda por serviços técnicos especializados para a realização de auditorias, consultores para elaboração de projetos, desenvolvimento de softwares nacionais para auxiliar nas especificações de projetos, técnicos para manutenção de equipamentos. Um levantamento mais rigoroso sob esse aspecto ainda não foi realizado, mas somos de opinião que esses programas podem ter papel importante na geração de empregos, da mesma maneira como freqüentemente se associa esse fato à instalação de novos empreendimentos de geração de energia. É possível demonstrar, por exemplo, que a operação de uma fábrica de lâmpadas compactas fluorescentes é capaz de gerar o mesmo número de empregos fixos diretos por MWh/ano de energia conservada [5] que uma usina termoelétrica com um investimento inicial 32 vezes menor (Jannuzzi, 1992).

Considerações finais

O exercício realizado para o estado de São Paulo demonstra ser possível evitar uma consideravel capacidade instalada sem prejuízo da atividade econômica e a custos competitivos com aqueles necessários para novas usinas.

Consideramos ainda inadequado o tratamento dado às possibilidades de introdução de políticas de uso mais eficiente de energia como elemento para planejar a demanda futura de serviços de eletricidade.

Referências

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ANEXOS:

Anexo A: Estrutura setorial e de usos finais considerados

Tabela A.1: Subsetores considerados na análise

          0-2 SM

  Residencial     faixas de renda     2-5 SM

          5-10 SM

          + 10 SM

          peq. com.,   s. público,

  Comercial     subsetores     lojas,   aliment.,

          bancos,   escritórios,

          hotéis,   outros

          metalúrg.,   n. metál.,

  Industrial     subsetores     alimentos,   textil,

          químico,   papel&cel.,

            outros

Tabela A.2: Usos finais considerados para os setores estudados

Setor Residencial         Setor Comercial     Setor Industrial

   iluminação incand. A         iluminação       iluminação

  iluminação incand. B         ar condicionado       força motriz

  iluminação fluorescente         aquec. de água       proc. eletroquímicos

  geladeiras           cocção elétrica       aquec. direto

  congeladores (freezers)         refrigeração       proc. aquecimento

  cocção elétrica           outros         outros

  ar condicionado

  chuveiro elétrico comum

  chuveiro elétrico + aquec. solar

  aquecimento solar

  televisão

  ferro de passar roupa

outros

notas: Iluminação incandescente: A (pouca intensidade de uso), B (muita intensidade de uso)

[5] Assumindo-se que as lâmpadas produzidas anualmente substituiriam lâmpadas incandescentes no setor residencial.