UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA

TROCA DE SOLUÇÕES CONVENCIONAIS

POR LÂMPADAS LEDs

NOME: Ivan X. Zanatta

PROFESSOR: Sérgio Vidal Garcia Oliveira

Joinville, junho de 2012

Introdução:

Atualmente a preocupação com eficiência energética atinge massivamente as indústrias.

Nota-se claramente que o fator motivador é puramente econômico, o governo, por meio das

empresas que vendem energia para estas indústrias aplica multas ou define regras como

extinção de motores de baixo rendimento. Existem inúmeros estudos disponíveis sobre a

eficácia de utilizar sistemas mais econômicos, como motores acionados por inversor de

frequência ou utilização de novos motores nas indústrias, e estes casos tornam-se cada vez

mais evidentes, o que tem possibilitado a troca de sistemas menos eficientes por outros

melhores.

É indiscutível que o maior consumo de energia seja de sistemas motrizes, porém este

dado fez com que o governo focasse as iniciativas de eficiência energética para estas cargas,

esquecendo que o consumo de energia elétrica para iluminação representa 20% do total da

energia consumida no Brasil.

Apesar disto existem algumas iniciativas como a extinção das lâmpadas incandescente

do mercado consumidor até 2016 e o incentivo do consumo de lâmpadas mais econômicas,

geralmente lâmpadas fluorescente compactas. Porém este tipo de lâmpada não supre todas as

necessidades do mercado, principalmente devido ao índice de reprodução de cores e por não

apresentarem as características de temperatura de cor das lâmpadas incandescentes. Além

disto, outro fato alarmante é a falta de uma legislação mais rígida que restrinja o fator de

potência destas lâmpadas.

Este estudo visa apresentar um estudo de caso onde foram trocadas as soluções de

iluminação tradicionais por alternativas LEDs. Como o estudo de caso tem apelo

extremamente visual não foi fornecido o estudo da viabilidade econômica. Para verificar se as

soluções são viáveis, foram pesquisados os preços praticados no Brasil para as alternativas

LEDs e convencionais e ao final são comparadas as duas alternativas do ponto de vista de

consumo de energia elétrica e de manutenção.

Ao final serão analisados todos os dados e será verificado se existe ou não

viabilidade econômica de substituir as soluções padrões por soluções equivalentes LEDs.

1 Lâmpadas LEDs e o meio ambiente:

Apesar de no Brasil a discussão de quais tecnologias para a iluminação devem

permanecer e quais devem ser abolidas não ter evoluído muito, na Europa esta conversa esta

bastante evoluída. Diversas legislações foram criadas na Europa para limitar o uso de

alternativas que agridem mais o meio ambiente ou consomem mais energia como a WEEE,

ROHS, EPBD and Energy Efficiency Label.

Estimasse que aproximadamente 2/3 da atual iluminação mundial seja baseada em

tecnologias antigas de alto consumo e/ou construídas com materiais que agridem fortemente

o meio ambiente. O objetivo das normas europeias é limitar o uso deste tipo de tecnologia,

dificultando o acesso e encarecendo a manutenção.

Ao contrário das lâmpadas incandescentes as LEDs não produzem luz através do

aquecimento de um filamento. É claro que uma parte da energia consumida pelo LED é

transformada em calor, porém esta porção é bem menor nos LEDs que nas lâmpadas

incandescentes.

Os LEDs são basicamentes diodos, portanto sua vida útil se assemelha a vida útil deste

dispositivo semicondutor. Podendo chegar a 50000 horas dependendo do projeto da fonte de

alimentação. Além de apresentar uma vida útil elevada eles agregam baixo consumo a

intensidades luminosas típicas das soluções padrões.

Além disto as soluções LEDs tem grande apelo ecológico por não possuir metais pesados

em sua composição, ao contrário da principal alternativa de baixo consumo: as lâmpadas

fluorescentes.

Todas estas características fazem com que as lâmpadas LEDs sejam cada vez mais uma

alternativa viável, principalmente para os europeus que já estão submetidos a uma legislação

mais rígida.

2 Estudo de caso Greggs Plc (PHILIPS):

2.1 Troca de lâmpadas halógenas e fluorescentes por lâmpadas LED:

Greggs Plc é a maior rede de padarias do Reino Unido. A loja que recebeu a iluminação

LED é provavelmente a primeira loja varejista a iluminar a sua área de vendas inteiramente

com soluções de iluminação LED, projetadas e fornecidas pela Philips Lighting.

Comparada com lojas que utilizam iluminação convencional, a nova instalação prevê

uma economia de 50% no consumo de energia destinada a iluminação, isto equivale a uma

redução de 2 toneladas de emissão de carbono por ano.

Além disto o pouco aquecimento das soluções LED irá provavelmente diminuir o

consumo de energia destinado a refrigeração da loja durante os meses de verão.

2.2 Solução:

Este projeto de troca de lâmpadas convencionais por lâmpadas LED é apenas mais um

de uma série de outros projetos destinados a reduzir o consumo de energia nas lojas da

Greggs, que compreende mais de 1400 lojas em todo o Reino Unido. “Nós temos seguido o

progresso da iluminação LED por algum tempo, esperando que ela oferecesse os padrões de

performance e custo que nós necessitávamos”. Explicou o gerente da loja Garry Graham. “Nós

estamos muito satisfeitos com os resultados na Bromley (loja da Greggs com iluminação LED) e

estaremos avaliando a performance da iluminação para incluí-la em outras lojas no futuro”.

Ele acrescentou.

A loja usa uma combinação de luminárias no nível do teto e pontos de iluminação,

suplementado por iluminação nas prateleiras. Todas as soluções são alternativas LED das

lâmpadas fluorescentes e halógenas. Proporcionando uma redução na carga elétrica instalada

de mais de 1,5kW.

O interior da loja foi projetado pela consultoria de design Inspire, que foi inicialmente

contra usar apenas soluções LEDs. “Nós temos usado LEDs no comércio para pontos de

iluminação e iluminação de prateleiras, mas nunca havíamos utilizado para uma solução global

de iluminação. Nós estávamos duvidando da ideia, então desafiamos a Philips para provar que

a iluminação ambiente LED iria funcionar.” Comentou Amanda George da Inspire. “Eles

certamente fizeram isto e nós acreditamos que este será a tendência para as lojas no futuro”

ela continuou.

Para a luz ambiente foi utilizada a lâmpada LuxSpace de 19W. Com luminárias no nível

do teto e temperatura de cor de 3000K. A iluminação do ambiente é complementada com

pontos de iluminação direcionais de 12W, com feixe de iluminação de 20º e temperatura de

2700K. Para a iluminação das prateleiras foram utilizadas lâmpadas eW Profile de 3000K, nas

potências de 4,5W, 10W e 20W, dependendo da necessidade de iluminação de cada local.

Além da economia inicial de energia a Greggs também será beneficiada por uma

redução nos custos de manutenção, devido a grande vida útil das soluções LEDs, isto significa

que não será necessária nenhuma troca de lâmpadas ao longo da vida útil da loja. Um último

benefício é o fato de que a loja não terá lâmpadas de descarga para fazer o descarte de acordo

com as diretrizes da WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment).

“Nós estamos muito satisfeitos com o fato da Greggs adotar o sistema de iluminação

LED da Philips na sua loja da Bromley, e esperamos que outros comércios sigam o exemplo da

Greggs”, comentou Ian Russell, Gerente dos negócios comerciais da Philips Reino Unido.

Figura 1: Iluminação com lâmpadas fluorescente e halógenas

Figura 2: Iluminação com soluções LED.

2.3 Estudo da viabilidade das soluções

Como o estudo de caso não fornece a informação de quais lâmpadas foram utilizadas

anteriormente, será proposto neste trabalho soluções similares as soluções LEDs, ou seja, o

fluxo luminoso fornecido pelas lâmpadas será o mesmo. Além disto, serão propostas soluções

de acabamento semelhante ao acabamento proporcionado pelas soluções LEDs.

Para a iluminação ambiente foram utilizadas lâmpadas com luminárias no nível do teto,

a solução LED utilizada no estudo de caso é apresentada abaixo, em seguida é mostrada a

solução similar utilizando lâmpadas halógenas:

2.3.1 Lâmpada LuxSpace de 19W:

2.3.2 Lâmpada halógena (PAR20) equivalente ao da solução LuxSpace de 19W:

2.3.3 Lâmpada SpotLED:

2.3.4 Lâmpada halógena (MV G9) equivalente ao da solução SpotLED 12W:

Para comparação entre a lâmpada SpotLED e a equivalente halógena, será utilizada a

lâmpada de 40W:

2.3.5 Lâmpada eWProfile:

Para comparação será utilizada apenas a lâmpada de 20W.

2.3.6 Lâmpada fluorescente:

2.3.7 Análise Econômica:

Para realizar a análise econômica foram utilizados os preços das lâmpadas pesquisados

em sites na internet:

Lâmpada LuxSpace 19W: R$ 1136,30 (fonte: www.virtualeletrica.com.br – preço da

lâmpada de 28W)

Lâmpada Halógena PAR20 50W: R$17,95 (fonte: www.luzetc.com.br)

Lâmpada SpotLED 12W: R$ 671,63 (fonte: www.virtualeletrica.com.br – preço da

lâmpada de 15,3W)

Lâmpada Halógena MV G9: R$ 2,31 (fonte: www.induspar.com)

Lâmpada eWProfile 20W: R$ 515,23 (fonte: www.virtualeletrica.com.br – preço da

lâmpada de 18W equivalente da OSRAM)

Lâmpada fluorescente 18W + reator: R$ 17,50 (fonte: www.induspar.com)

Considerando o preço da energia elétrica de: R$ 0,3986/kWh (fonte: Celesc Distribuição

SA), o estudo da viabilidade econômica é apresentado abaixo:

2.3.7.1 LuxSpace x Halógena PAR20:

Lâmpada Int. Luminosa

Vida útil

Potência Preço Trocas Horas ligada/dia

Preço energia

Preço manutenção

Preço total

LuxSpace 19W

1000 lm 50000h 19W R$1136,30 1 12h R$378,67 R$1136,30 R$1514,97 Halógena PAR 20

850lm 2000h 50W R$17,95 25 12h R$996,50 R$448,75 R$1445,25

2.3.7.2 SpotLED x Halógena MV G9:

Lâmpada Int. Luminosa

Vida útil

Potência Preço Trocas Horas ligada/dia

Preço energia

Preço manutenção

Preço total

SpotLED 12W

260 lm 50000h 12W R$671,63 1 12h R$239,16 R$671,63 R$910,79

Halógena MV G9

300lm 2000h 40W R$2,31 25 12h R$797,20 R$57,75

R$854,95

2.3.7.3 eWProfile 20W x Fluorescente 18W:

Lâmpada Int. Luminosa

Vida útil

Potência Preço Trocas Horas ligada/dia

Preço energia

Preço manutenção

Preço total

eWProfile 20W

1042 lm 48000h 20W R$515,23 1 12h R$382,65 R$515,23 R$897,88 Fluorescente 18W

1200 lm 15000h 18W R$17,50 3 12h R$344,39 R$52,50

R$396,89

2.3.8 Viabilidade:

Apesar de todas as soluções propostas apresentarem um custo total maior que os das

soluções usuais, existem alguns benefícios que não são citados durante a análise econômica:

Para as combinações 2.3.7.1 e 2.3.7.2 houve uma grande redução no consumo de

energia elétrica. Apesar disto o preço total da solução foi maior que o da solução usual o que

pode ser explicado com o fato de não ser levado em conta o custo das luminárias das

lâmpadas halógenas e de que a solução equivalente LED já vem pronta com esta luminária,

apresentando inclusive um acabamento melhor. Além disto, como citado no estudo de caso, as

soluções LEDs não geram tanto aquecimento como as lâmpadas halógenas, diminuindo o gasto

com refrigeração nos meses mais quentes.

Para a combinação 2.3.7.3 não houve ganhos nem em consumo de energia elétrica, nem

em custos de manutenção. O grande ganho que pode ser observado nestas trocas são os

ganhos em segurança para o usuário, devido ao fato destas luminárias serem utilizadas em

baixo das prateleiras poderia ocorrer toque com a lâmpada ou quebras. Outro ganho é o fato

das soluções LEDs não apresentarem metais pesados em sua composição, ajudando a cortar

gastos com a WEEE (waste electrical and electronic equipment).

CONCLUSÃO

Algumas iniciativas já foram tomadas no Brasil para permitir que o consumidor avalie

melhor a qualidade da lâmpada que ele compra como, por exemplo, a indicação da eficiência

energética no rótulo da embalagem. Porém, esta indicação não contém informações

importantes para o consumidor como o fator de potência da lâmpada, materiais que a

constituem e a forma com que deve ser realizado o descarte desta.

Na Europa a situação é diferente, já foram implementadas diversas normas que

garantem que as empresas produtoras de lâmpadas que contém metais pesados realizem o

seu descarte de forma adequada, além de existirem selos identificando se a lâmpada é livre de

metais pesados ou não. Isto faz com que o consumidor seja mais consciente na compra,

principalmente devido ao fato das diretrizes atuarem diretamente no bolso do consumidor ou

da companhia produtora.

Este provavelmente foi um dos argumentos utilizados para a instalação de lâmpadas

LEDs no estudo de caso apresentado neste trabalho. O artigo tem grande apelo ambiental,

porém não apresentava a viabilidade econômica da solução. Elaborando um estudo com base

nos preços adotados no mercado brasileiro viu-se que a troca não é viável do ponto de vista

econômico para trocas de lâmpadas fluorescentes por lâmpadas LEDs (utilizando soluções LED

de marcas mundialmente reconhecidas). Porém a situação se inverte quando são estudadas as

trocas de lâmpadas halógenas por lâmpadas LEDs, pois se tem uma grande melhora na

eficiência energética, os gastos com manutenção das lâmpadas halógenas, além de gastos com

as luminárias tornam o investimento neste tipo de lâmpada pouco viável, quando se analisa a

solução em longo prazo.

O estudo apresentado neste trabalho avaliou uma tendência que esta cada vez mais

próxima de se tornar viável para inúmeras aplicações. Apesar de toda a síntese ser baseada em

soluções de empresas ambientalmente responsáveis, esta ocorrendo uma grande ocupação do

mercado consumidor de soluções de empresas com soluções LEDs duvidosas. Isto ocorre

principalmente devido ao fato de que no Brasil não existe uma legislação específica para

lâmpadas LEDs.

Porém, antes de uma legislação adequada para este tipo de lâmpada, vê-se necessário

uma legislação mais rígida para o fator de potência das lâmpadas fluorescentes compactas e

reatores, além de claro, legislações que comprometessem os fabricantes com o descarte

destas lâmpadas. Isto certamente faria com que as soluções LEDs cada vez mais aparecessem

como uma alternativa competitiva.

BIBLIOGRAFIA

PHILIPS. ESTUDO DE CASO GREGGS PLC. 2009, Koninklijke Philips Electronics N.V.

MOTA, Rodrigo E.; SILVA, Tiago A.; GUEDE, José Ricardo A. ANÁLISE DA VIABILIDADE DE

ILUMINAÇÃO À LEDs EM RESIDÊNCIAS. XIII INIC, Universidade do vale do Paraíba.

MASCIA, Antonio R. ESTUDO COMPARATIVO ENTRE LÂMPADAS FLUORESCENTES

COMPACTAS E LÂMPADAS INCANDESCENTES, CONSIDERANDO A VIABILIDADE ECONÔMICA.

Trabalho de conclusão de curso. Universidade federal do pampa.

PHILIPS. EU 27 ENVIRONMENTAL LEGISLATION FOR LIGHTING. Janeiro de 2009. Holanda.

PHILIPS. CATÁLOGOS DE LÂMPADAS.

OSRAM. CATÁLOGOS DE LÂMPADAS.