Aquecimento Solar e Chuveiros Elétricos

Energia solar pode sair caro?

“Apanho o sabonete Pego uma canção e vou cantando sorridente Duchas Corona, um banho de alegria num mundo de água quente”

Essa era uma das canções que mais colaram nos ouvidos da moçada dos anos 70... época em que ainda não se ouvia falar nem em aquecimento solar nem em aquecimento global.

Passadas algumas décadas nossa realidade é outra e mesmo que as previsões sombrias sobre o fim do petróleo não tenham se concretizado, vivemos numa crescente escassez de água e energia que obviamente vem se refletindo no crescente e exagerado aumento de preços que presenciamos a cada ano.

Para economizar energia, virou senso comum que qualquer forma de energia alternativa e de preferência não poluente são ecologicamente corretas e até indispensáveis.

E de fato, quando falamos em energia solar, o primeiro pensamento que nos ocorre, são os benefícios obtidos principalmente na economia de $$s.

Há outros, como por exemplo, redução de danos ao meio ambiente, pois o aproveitamento da energia solar substitui emissões de gases tóxicos na atmosfera na geração de energia elétrica.

Ainda não encontrei nenhum estudo comparativo na internet que quantificasse com precisão os custos de produção de água quente usando cada uma das alternativas existentes ou suas combinações, entretanto intuitivamente podemos pensar, a partir da nossa experiência pessoal sobre algumas questões que nos afetam diretamente.

A opção pela energia solar tem sido escolhida por ter um ótimo custo-beneficio, pois seus sistemas são relativamente simples, eficientes e de baixo custo tanto para a instalação como para sua manutenção, além de permitir a recuperação do investimento inicial em pouco tempo com a economia proporcionada nas contas de energia elétrica.

Diante da quase absoluta preferência pelos sistemas de aquecimento solar, pode soar polêmico se questionarmos a sua real eficiência, pois em geral as pessoas que conhecemos e que usam esse sistema geralmente nos transmitem ótimas impressões sobre a economia obtida além da alta eficiência em termos de aquecimento de água.

Ocorre no entanto que sistemas desse tipo devem ser bem projetados, calculados e instalados, sob pena de ao invés de trazerem economia, acabarem gerando efeitos adversos e custosos aos bolsos dos seus beneficiários.

E onde isso ocorre?

Em sistemas de médio e pequeno porte (casas), esse problema não é comum ou mesmo nem é percebido, pois o consumo de água quente por m2 instalado de aquecimento solar não é grande e mesmo que sua eficiência não seja das maiores, as quantidades de água quente obtidas são suficientes ao consumo do domicilio. Já em sistemas de grande porte (refeitórios, vestiários, clubes, hospitais), as instalações além de requerer maiores quantidades de água por m² instalado, requerem também maior confiabilidade e economia, assim geralmente encontraremos sistemas melhor projetados, com controles e sistemas auxiliares mais precisos e eficientes além de áreas de coleta de energia solar maiores.

O problema a que nos referimos está mais relacionado aos prédios, condomínios verticais e hotéis cujas áreas de terraço aproveitável são limitadas para instalação de placas coletoras aliada ao alto consumo de água quente.

Nos condomínios as queixas mais freqüentes são:

A água está morna ou fria em determinados horários ou épocas do ano;

O consumo de energia elétrica e água são exagerados;

É preciso deixar o chuveiro aberto por longos períodos até a água esquentar;

Quando a água chega fervendo é preciso abrir muito a torneira fria para compensar a água quente.

Porque isso acontece ?

Se perguntarmos as empresas ou instaladores desses sistemas sobre o porquê desses problemas, em geral teremos respostas que variam desde “o sistema de aquecimento não foi dimensionado corretamente à época de seu projeto” ou “a instalação está deficiente ou há poucos reservatórios de água quente” ou “ as placas de aquecimento já são antigas e não estão mais agüentando esse consumo por morador que aumentou muito ao longo dos últimos anos”.

Será que essas explicações são suficientes? Embora tenham até algum fundo de verdade, elas não explicam o problema de forma convincente, nem indicam se há uma luz no túnel.

Pela própria forma como foram concebidos, os sistemas de aquecimento solar, utilizam-se da troca de calor entre uma superfície (área) metálica que se aquece quando exposta ao sol e ao calor difuso dos dias de mormaço. A água ao circular por serpentinas unidas ou soldadas a essas placas retira dela seu calor aumentando sua temperatura.

Essa água aquecida é então recirculada entre os reservatórios de armazenamento e as placas até que atinja a temperatura desejada.Como os tanques são isolados termicamente do meio ambiente, a água pode se manter aquecida até a hora de ser consumida nos banhos, nas pias ou na lavagem de roupas.

O problema é que o sol é capaz de transmitir uma quantidade finita de energia por metro quadrado, então se precisarmos de mais água quente, precisaremos de maior área de coleta de energia, ou seja de mais placas coletoras de energia solar.

Assim fica mais fácil entender a diferença de eficiência entre o aquecimento solar de uma casa para 6 pessoas com um reservatório de 600 litros de água quente e o de um prédio com 10 andares e 60 pessoas, com um reservatório de 2 mil litros. (Note que se a proporção fosse mantida deveríamos ter reservatórios para 6 mil litros de água quente ).

Podemos imaginar grosseiramente que a área disponível no telhado da casa e no telhado do prédio serão muito parecidas, assim a quantidade de placas que caberiam no telhado da casa ou no telhado o prédio deverá ser aproximadamente a mesma.

Na casa haverá energia solar de sobra e portanto o reservatório de água quente consegue ficar cheio de água quente durante um dia de sol, o suprimento é guardado no reservatório térmico e poderá até agüentar o consumo durante eventuais faltas de sol.

Nos prédios, não se consegue obter água quente nem armazená-la em volume suficiente, pois há um consumo constante e mesmo quando eventualmente houver alguma folga nesse consumo, os reservatórios em geral não tem capacidade para armazenar essa sobra.

Mas será que ninguém leva isso em consideração ao projetar ou vender essas soluções?

Claro que sim. Diante dessas limitações de espaço a alternativa é instalar um sistema de aquecimento auxiliar, que servirá para elevar a temperatura da água, quando o fluxo de água das placas coletoras não for capaz de manter a água do reservatório na temperatura esperada.

Embora existam vários tipos e sistemas diferentes os sistemas auxiliares mais comuns são de dois tipos básicos: Resistências elétricas e aquecedores a gás.

As resistências elétricas são semelhantes às resistências dos chuveiros elétricos, porém elas são instaladas dentro dos reservatórios e são acionadas sempre que a temperatura da água estiver abaixo do desejado.

Os sistemas baseados em aquecedores a gás, usam o gás de petróleo que ao queimar produz o calor que é utilizado para aquecer a água antes de a mesma ser levada ao reservatório.

Como nem tudo é perfeito, o problema desses sistemas, é que devem aquecer enormes volumes de água dos reservatórios em pouco tempo, por isso demandam enormes quantidades de energia, elevando o consumo de energia auxiliar e conseqüentemente o custo final do sistema.

O paradoxo do custo-benefício do sistema de aquecimento solar estará então na eficiência dos seus sistemas auxiliares, pois eles devem suprir os reservatórios com água quente sempre que isso for necessário, compensando a indisponibilidade de sol e a limitação de área de captação nos telhados dos prédios.

Se compararmos a alternativa de aquecimento de água com chuveiros elétricos convencionais e os sistemas de aquecimento solar, poderemos chegar a conclusões estranhas, pois é possível que o custo de energia com o chuveiro elétrico por litro de água aquecida, será mais barato do que aqueles produzidos pelos sistemas auxiliares dos sistemas de aquecimento solar.

Os motivos para nossa conclusão são os seguintes:

a)A vazão dos chuveiros elétricos convencionais é menor, em geral são de 30% a 50% da vazão das duchas usadas nos banheiros dotados com aquecimento solar. Então como o volume de água a ser aquecida é menor o gasto com energia por litro consumido será proporcionalmente menor;

b) Como sentimos no nosso bolso, o custo da energia na nossa conta de luz, tendemos a ser mais zelosos com o tempo de uso dos nossos chuveiros, assim o tempo de banho e consequentemente consumo de água quente nos chuveiros elétricos tende a ser menor quando comparado aos sistemas de aquecimento solar.

c) Infelizmente ao contrário do que deveria acontecer, as conta de energia e água dos sistemas de aquecimento solar e auxiliar são divididas entre os condôminos segundo a área de cada unidade e não segundo o consumo real de água cada apartamento, há então uma certa “flexibilidade” no controle do tempo de cada banho, assim os banhos nos condomínios com aquecimento solar normalmente duram mais e gastam mais água aquecida.

d) Como os horários de consumo de água quente seguem a rotina de cada apartamento e morador, nem sempre temos água quente circulando pela tubulação do prédio, assim se a água ficar parada no cano a espera de ser consumida, irá perdendo sua temperatura para as paredes até esfriar completamente. Isso obriga ao morador a abrir a torneira e jogar fora dezenas de litros de água limpa e tratada até que a água morna ou quente chegue ao chuveiro. Apenas 3 minutos de espera são suficientes para jogar pelo ralo mais de 20 litros de água tratada.

e) O último, e pra mim o pior caso, ocorre quando há o esgotamento da água quente dos reservatórios durante a parte da tarde, pois como o consumo de banhos normalmente aumenta durante a noite, na chegada do trabalho, a maioria dos moradores acaba tomando banho frio ou morno.

Como não há sol no período noturno, os sistemas auxiliares passam a funcionar continuamente até que toda a água dos reservatórios esteja novamente na temperatura programada, isso vai acontecer apenas em plena madrugada, ou seja, durante o período que há pouco ou nenhum consumo e que a temperatura ambiente é a mais baixa do dia. Infelizmente, por melhor que seja o sistema de isolamento dos reservatórios, sempre há perda de calor para o ambiente, além disso os reservatórios chegam nas primeiras horas da manhã repletos de água aquecida, ou seja no horário que há farta disponibilidade de sol o sistema não consegue aproveitá-lo plenamente, desperdiçando assim a fonte mais barata de aquecimento (o sol) para a qual foi projetada.

O sistema que deveria economizar energia elétrica com o auxílio do sol, acaba fazendo um papel inverso, gastando mais e continuamente como se o sistema principal não existisse.

É claro que estamos levantando situações limites e que sistemas melhor dimensionados, reservatórios melhor isolados e mais eficientes conseguem atenuar significativamente esses efeitos.

O que posso fazer para melhorar essa situação?

Felizmente, já é possível contornar essa questão, com o uso de um terceiro sistema auxiliar de aquecimento, ainda menos comum, mas já disponível no mercado, são os chamados chuveiros e aquecedores inteligentes, capazes de “sentir” a temperatura de chegada da água e regular sua resistência de aquecimento para complementar apenas com energia suficiente para elevar a temperatura da água para o nível que determinarmos.

Caso a água chegue dos reservatórios ao sensor do chuveiro em temperatura adequada, ele simplesmente não irá acionar a resistência, evitando assim o desperdício de energia elétrica.

Naturalmente o uso dessa alternativa implica em desativar os sistemas auxiliares, pois do contrário, só haverá o aumento da conta do morador que optar por esse sistema.

Outra vantagem é que deixa de haver o desperdício da água quando ela chega fria ao chuveiro, (vide item “d” acima) e por outro lado causa no consumidor a mesma percepção de consumo que teria com o uso de um chuveiro elétrico, pois ele passa a perceber que mesmo com um sistema mais eficiente o aumento de tempo do seu banho será pago por ele próprio e não pelos seus vizinhos de condomínio.

Enfim, pensei em escrever sobre essas questões, pois é raro encontrarmos algo técnico em linguagem acessível e o objetivo principal é pensarmos um pouco sobre as “verdades e mitos” que nos rodeiam no dia a dia além de eventualmente auxiliar alguém a economizar alguns suados tostões.