Efeitos da aplicação da tarifa branca em um consumidor residencial

A tarifa branca, direcionada a consumidores de baixa tensão, visa promover uma mudança de hábitos, deslocando o consumo do período de pico para o fora de ponta. Como a adesão é opcional, sua implementação deve oferecer benefícios. Uma comparação entre as tarifas branca e convencional aplicadas a um mesmo perfil de consumo residencial, apresentada neste artigo, mostra a economia para o consumidor representada pela tarifa branca.


André Bezerra de Araújo, Maria Emília de Lima Tostes e Alessandra de Macedo de Souza, da Universidade Federal do Pará

Data: 01/12/2016

Edição: EM Dezembro 2016 - Ano 45 - No 513

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O Gerenciamento pelo Lado Demanda (GLD) tornou-se uma ferramenta importante de planejamento para muitas companhias de eletricidade. Junto com as políticas de proteção ao meio ambiente, pode ser um instrumento eficaz contra o uso ineficiente de energia [1]. O GLD visa promover mudanças de hábitos e consequentemente na curva de carga do Sistema Elétrico Brasileiro (SEB), com a redução de potência no horário de pico, alterações na carga, conservação e crescimento estratégicos e construção de curvas de carga flexíveis [2].

As tarifas horárias são consideradas um instrumento do gerenciamento pelo lado da demanda, pois favorecem a alteração da curva de carga da concessionária de energia elétrica, principalmente nos horários de maior carregamento do sistema [3].

A modalidade tarifária convencional é a principal forma de cobrança das faturas do grupo B, que inclui consumidores atendidos em tensão inferior a 2,3 kV, identificados pelas classes de consumo residencial (B1), rural (B2), demais classes (B3) e iluminação pública (B4). Em 2012, a Aneel Agência Nacional de Energia Elétrica publicou uma nova modalidade tarifária para os consumidores BT (exceto para a classe de iluminação pública): a tarifa branca, a qual é objeto de estudo deste artigo. Aqui, é realizada uma comparação entre as tarifas branca e convencional aplicadas a um mesmo perfil de consumo residencial.

Gerenciamento pelo Lado da Demanda

Fig. 1 – Classificação dos períodos em dias úteis, para Celpa

Em [4], o gerenciamento pelo lado da demanda é definido como o planejamento, monitoramento e implementação de atividades, a através de ações da concessionária, para influenciar o uso de eletricidade do consumidor, produzindo mudanças desejadas na curva de carga. A referência [5] acrescenta que as técnicas de um programa de GLD envolvem uma parceria entre empresas e consumidores na busca de um campo comum de maximização mútua de benefícios, com planejamento, análise e implementação de ações que provoquem mudanças nos hábitos de consumo.

Conforme [4], as atividades que modificam as curvas de cargas incluem: geração pelo lado do consumidor, gerenciamento de carga, conservação estratégica de carga, eletrificação, substituição de equipamentos antigos ou com baixo nível de eficiência por outros mais eficientes e estratégias para o crescimento da participação no mercado. A implantação de cada alternativa pode resultar em um uso eficiente de recursos e redução de custos para a concessionária e o consumidor.

O GLD pode ainda ser entendido como um programa que influencia o padrão de consumo de determinado segmento de consumidores para prover um uso mais eficiente do sistema energético, tornando possível postergar ou até mesmo cancelar a construção de usinas geradoras e investimentos na transmissão e distribuição da energia elétrica [6].

Os programas de GLD trazem benefícios tanto para as concessionárias de energia elétrica, que obtêm mais uma alternativa no planejamento da matriz energética, podendo maximizar a produtividade e promover o uso de seus recursos de maneira custo-efetivo, quanto para os consumidores, que podem controlar seus gastos com energia e reduzir seu consumo, permitindo melhor utilização dos recursos disponíveis e menor agressão ao meio ambiente [5].

Os programas de Gerenciamento pelo Lado da Demanda podem ser classificados em dois tipos: controle direto da carga (GLD direto) e controle indireto da carga (GLD indireto). No primeiro caso, a concessionária determina as cargas a serem reduzidas ou desconectadas, conforme condições especificadas em um contrato com o consumidor. No segundo caso, o consumidor é responsável por remanejar sua curva de carga em resposta aos preços de tarifas adotados pela concessionária [7].

Tarifas horárias

As tarifas diferenciadas no tempo, tarifas de demanda e bandeiras tarifárias têm auxiliado os programas de GLD. A implantação das tarifas horárias favorece a administração de forma consciente e em curto prazo dos picos de consumo de energia por meio do deslocamento de carga. As concessionárias estabelecem um preço mais elevado no horário de maior carregamento do sistema (horário de ponta), incentivando o consumidor a deslocar seu consumo para períodos com taxas menores [9].

Bandeiras tarifárias

As bandeiras tarifárias, instituídas no País a partir de 2015, têm o objetivo de sinalizar aos consumidores os custos da geração de energia elétrica. Cada cor indica se a eletricidade custará mais ou menos em função das condições de geração. A bandeira verde mostra que o sistema está operando em condições favoráveis. Já a amarela indica condições de geração poucos favoráveis, com acréscimo de R$ 2,50 para cada 100 kWh consumidos. Por fim, a bandeira vermelha sinaliza condições completamente desfavoráveis, com altos custos de geração, impactando um acréscimo de R$ 5,50 por 100 kWh consumidos [10].

Fig. 2 – Tarifas de energia utilizadas pela Celpa

Fig. 3 – Curva de carga diária do consumidor residencial

Na conta de energia, deve constar a bandeira tarifária utilizada [9], oferecendo assim aos consumidores informações para um uso mais consciente da energia [12].

Tarifa branca

A tarifa branca — voltada aos consumidores de baixa tensão (inferior a 2,3 kV), exceto a classe de iluminação pública — não tem o objetivo de reduzir o consumo de energia, mas sim promover uma mudança de hábitos, deslocando o consumo do período de maior carregamento para horários em que o sistema esteja subutilizado [14]. A adesão a essa nova modalidade tarifária é opcional, e depende da instalação de medidores eletrônicos. [N. da R. – Veja na pág. 46 nota sobre a regulamentação da tarifa branca pela Aneel.]

Fig. 4 – Participação de cada equipamento no consumo total

Fig. 5 – Consumo de equipamentos nos horários de ponta, total intermediário e fora de ponta

Sob a tarifa branca, se o consumidor realocar consumo para períodos de menor carregamento do sistema, com tarifas mais baratas, poderá reduzir o valor de sua conta de energia. A estrutura da tarifa branca compreende três postos tarifários: ponta, referente a três horas consecutivas; intermediário, uma hora antes e uma após o horário de ponta; e fora de ponta, que compreende os demais horários do dia, feriados e finais de semana. Como exemplo,tem-se a Celpa Centrais Elétricas do Pará,que adota como ponta o horário das 18h30até 21h29; intermediário, das 17h30 até18h29 e 21h30 até 22h29; e fora de ponta,os demais horários, assim como feriadosnacionais (figura 1) [15].

Fig. 6 – Consumo de equipamentos nos horários de ponta, intermediário e fora de ponta

Materiais e métodos

Para este estudo, foi selecionada uma residência com três moradores,composta por oito cômodos (dois quar-tos, sala, pátio, sala de estar, cozinha,banheiro e área de serviço). A tabela Imostra os equipamentos presentes na moradia, seguido de suas potências, dias de operação no mês e horas de uti-lização por dia. Vale destacar que a casa conta com dois condicionadores de ar tipo janela, um condicionador de ar tipo Split e um chuveiro elétrico, os quais são considerados os principais respon-sáveis pelo alto consumo de energia nas residências, de acordo com o Procel. O sistema de iluminação conta com duas lâmpadas fluorescentes T10 de 40 W instaladas no pátio (L1, na tabela I) e na área de serviço (L2), duas lâmpadas compactas de 20 W (uma na sala de estar (L3) e outra no banheiro (L4)) e quatro lâmpadas compactas de 25 W nos quartos (L5 e L6), sala (L7) e cozinha (L8).

Para efetuar os cálculos e testes, foram utilizadas planilhas no Microsoft Excel com intervalos entre as medições de 10 minutos (Δt = 10). Desta forma, uma hora representa seis intervalos, o que resulta ao longo do dia em 144 valores de demanda. A equação (1) calcula a demanda da instalação em um dado intervalo de tempo.


onde:

D = demanda no período de tempo;

Δt = intervalo de tempo requirido; e

Pt = potência instantânea, em kW.

A demanda em período único, referente às medições, é dada pela soma das potências dos equipamentos, considerando a planilha de eventos que indica quando o aparelho é ligado (1) ou desligado (0). Por exemplo: a demanda no horário instantâneas 17h20 é a soma das potências instantâneas (P1, P2... P26), como ilustra a equação (2).


A demanda média diária, dada por (3), é de suma importância para encontrar o fator de carga (Fc) da instalação (equação 4).

sendo: consumo em kWh;

Δt = 24h.


A partir dessas equações, é possível montar a curva de carga do consumidor residencial e analizar o consumo de energia de um equipamento específico, consumo de energia diário, dos dias úteis e não e não úteis e o consumo de energia mensal para tarifa convencional e branca. As equações (5) e (6) mostram, respectivamente, o consumo de energia (em kWh) de um equipamento específico, consumo mensal da unidade consumidora.



sendo:
P = potência do equipamento, em W;
Hu = horas utilizadas; e
Dfunction = dias de funcionamento.

As tarifas de energia consideradas neste artigo estão em conformidade com a Resolução Homologatória da Aneel nº 1858, que concerne à revisão extraordinária da concessionária Celpa, em 2 de março de 2015. A figura 2 ilustra essas tarifas e as bandeiras tarifárias vigentes.

A tarifa convencional é calculada de acordo com a equação (7).

Para a tarifa branca, a modulação é realizada em três postos tarifários, ou seja, é igual ao consumo na ponta (CPTA), intermediário (CINT) e fora de ponta (CFPTA), como mostra a equação (8).

No CFPTA, estão inclusos os dias não úteis e as horas referentes aos dias úteis.




Resultados e discussões

Antes de adotar a tarifa branca, o consumidor residencial vai compará-la com a tarifa convencional e analisar sua viabilidade econômica e a possibilidade de mudanças de hábitos de consumo.

De acordo com os cálculos aqui mencionados, a tarifa branca precisa diferenciar os dias úteis dos não úteis, conforme mostra a tabela II.

A figura 3 apresenta a curva de carga diária traçada pelo consumidor residencial com base nas potências dos equipamentos, cujo pico é motivado principalmente pelo chuveiro elétrico, por volta das 19h, registrando um valor de 4585 W. Desta forma, mesmo que o acionamento do equipamento seja por períodos curtos, o sistema tem que acomodar a demanda solicitada.

A demanda média diária encontrada é de 1,2648 kW e o fator de carga da instalação, de 0,2758, o que denota uma instalação ineficiente.

A energia mensal consumida pela unidade consumidora é de 779,57 kWh. A participação de cada equipamento é mostrada na figura 4. Já a figura 5 apresenta a participação dos equipamentos nos horários de ponta, intermediário e fora de ponta.

O consumo mostrado na figura 4 indica que os aparelhos de ar-condicionado tipo Split e janela são responsáveis por cerca de 70% do consumo de energia da residência. Já a figura 5 caracteriza o chuveiro como o grande vilão para o consumidor residencial que pretende aderir à tarifa branca, sendo responsável por mais de 70% do consumo na ponta.

Para a tarifa branca, é importante conhecer os consumos referentes aos três postos tarifários cobrados. Para o perfil em análise, a figura 6 mostra que o consumo fora de ponta é de 621,3 kWh, representando 79% do total; a ponta é de 91,896 kWh, equivalendo a 12%; e o intermediário, com 66,367 kWh, corresponde a aproximadamente 9%.

A avaliação financeira entre as tarifas convencional e branca é visualizada na figura 7. Para este cálculo, foram utilizados os valores constantes na figura 2, referentes às tarifas da concessionária local, e consideradas condições completamente desfavoráveis à geração de energia — ou seja, foi acrescido R$ 0,055 a cada kWh consumido, conforme estabelece a bandeira tarifária vermelha.

Sob a tarifa convencional, a conta de energia desse perfil de consumo é de R$ 428,18. Já na nova modalidade tarifária, o valor devido é de R$ 433,87, tornando inviável ao consumidor a adesão à tarifa branca, embora 79% da energia utilizada seja consumida fora do horário de ponta.

Diante desse resultado, foram sugeridas ao consumidor possibilidades para mudança dos hábitos de consumo, a fim de moldar sua atual curva de carga e enquadrá-la na modalidade tarifária branca. Como os equipamentos com maior expressão para a mudança de carga eram os condicionadores de ar e o chuveiro elétrico, foi proposto, para os primeiros, início da operação às 21h40, e, para o chuveiro, mudança do período de funcionamento de entre 19h01 e 19h30 para entre 17h e 17h29, portanto fora dos horários de ponta e intermediário.

A figura 8 ilustra a nova curva de carga, considerando as mudanças propostas. Notam-se redução expressiva no horário de maior carregamento do sistema e demanda de pico de 4,345 kW. O consumo da residência torna-se mais eficiente. Com base na equação (4), o novo fator de carga é 0,29.

A figura 9 mostra o consumo nos três postos tarifários. A análise indica consumo na ponta de 39,84 kWh, o que corresponde a uma redução de aproximadamente 57%; fora de ponta, o consumo passou a 680,589 kWh, o que representa um aumento de cerca de 9,5%.

Como a adesão à tarifa branca é opcional, sua implementação deve oferecer benefícios ao consumidor. A figura 10 apresenta as vantagens financeiras fornecidas ao perfil avaliado com a aceitação da tarifa branca.

Nota-se que, no caso da tarifa convencional, a mudança dos hábitos de consumo não altera o valor da conta de energia, uma vez que a tarifa é calculada apenas pelo consumo. Porém, considerando a tarifa branca, com a adoção das alternativas propostas, o valor devido passa de R$ 433,87 para R$ 403,19 – uma diferença de R$ 30,68, que equivale a uma redução de 7%.

Fig. 7 – Comparação entra as tarifas branca e convencional

Fig. 8 – Curva de carga após ser moldada para tarifa branca

Conclusões

As tarifas horárias e as bandeiras tarifárias visam incentivar o consumo mais eficiente energeticamente, proporcionando uma geração racional para uma demanda adequada, elevando assim o fator de carga do sistema.

Para o consumidor, além de permitir um consumo mais sustentável e eficiente, a tarifa branca oferece possibilidades de economias financeiras, desde que o consumidor utilize a energia elétrica de forma racional, evitando ligar equipamentos elétricos com potências elevadas nos horários de maior carregamento do sistema. Evidenciou-se neste artigo que a mudança de hábitos, com a redistribuição da carga ao longo do dia, traz economia no valor pago pelo kWh.

Fig. 9 – Consumo do sistema nos três postos tarifários após mudança de hábitos de consumo

Fig. 10 – Comparação inanceira entre as tarifas branca e convencional

Referências

  1. N. B. Braga: Gerenciamento pelo lado da demanda em áreas residenciais. Trabalho de conclusão de curso de engenharia elétrica da Escola Politécnica Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014.
  2. L. C. Sieber t; R. Aoki; E. K. Yamakawa; F. O. Toledo: Gerenciamento pelo lado da demanda em redes inteligentes utilizando algoritmos genéticos. Simpósio Bras. Sist. Elétricos, pp. 1–6, maio 2012.
  3. I. C. Figueiró; A. R. Abaide; D. P. Bernardon: Análise e estudo dos efeitos da aplicação da tarifa horária nos consumidores residenciais e consequências para o sistema elétrico. Conferência Brasileira sobre Qualidade da Energia Elétrica, pp. 1–6, jun. 2013.
  4. C. W. Gellings: The concept of demand-side management for electric utilities. Proc. IEEE, vol. 73, no 10, pp. 1468–1470, 1985.
  5. D. R. Limaye: Implementation of demand-side management programs. Proc. IEEE, vol. 73, no 10, pp. 1503–1512, 1985.
  6. A. de Campos: Gerenciamento pelo lado da demanda: um estudo de caso. Dissertação de mestrado em Energia, Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004.
  7. A. S. Costa; H. H. Zurn; W. U. da Costa; M. V. Nunes; F. Vieira: Gerenciamento da demanda e geração distribuída para alívio do suprimento de energia elétrica. 2006. ht tp://w w w.labspot.ufsc.br/gd2/gd2web.php [Acesso em 13 maio de 2015].
  8. E. A. B. Bueno; W. Utubey; R. R. Host t: Evaluating the effect of the white tariff on a distribution expansion project in Bra zil. IEEE PES Conf. Innov. Smar t Grid Technol., p. 8, abr. 2013.
  9. Proret Programa de Regulação Tarifária: Procedimentos gerais. Agência Nacional de Energia Elétrica, vol. 2.0, pp. 1–15, 2015.
  10. Proret Programa de Regulação Tarifária: Bandeiras tarifárias. Agência Nacional de Energia Elétrica, vol. 1, p. 15, 2015.
  11. Aneel: Por que foram criadas as bandeiras tarifárias? http:// www.aneel.gov.br/visualizar_texto.cfm?idtxt=2129. [Acesso em 15 de abril de 2015].
  12. Aneel: Entenda o que muda nas bandeiras tarifárias. http:// w w w.aneel.gov.br/aplicacoes/noticias/Output_Noticias. cfm?Identidade=8395&id_area=90 [Acesso em 15 de abril de 2015].
  13. H. Lamin: Medição eletrônica em baixa tensão: aspectos regulatórios e recomendações para implantação. Dissertação de Mestrado em Engenharia Elétrica, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Brasília, 2009.
  14. D. R. V. Leite: Medidores eletrônicos: análise de viabilidade econômica no contexto das redes. Dissertação de mestrado, Depar tamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Brasília, 2013.
  15. Aneel: Cálculo das tarifas de uso do sistema de distribuição (TUSD) e de tarifa de energia (TE) da Celpa Centrais Elétricas do Pará S.A. relativas à revisão tarifária periódica de 2015. Nota Técnica no 125/2015, pp. 1–26, maio 2015.
Este artigo é uma versão resumida e adaptada, pela redação de EM, de trabalho apresentado no XI CLAGTEE - Congresso Latino-Americano de Geração e Transmissão de Energia Elétrica, realizado São José dos Campos, SP.