DIMENSIONING AND TECHNICAL-ECONOMIC FEASIBILITY OF PHOTOVOLTAIC PROJECTS IN SEWAGE TREATMENT PLANTS
Abstract
This study presents a viable approach for the development and performance evaluation of photovoltaic projects applied to urban sanitation infrastructures, having as a case study the Sewage Treatment Plants (ETE) Costeira and Cominese, in Paranaguá-PR. The proposal integrates technical analysis, energy dimensioning and economic-financial evaluation as structured instruments to support decision-making in the design process. Based on average monthly consumption data of 28,245 kWh/month and 41,749 kWh/month, respectively, on-grid systems of 320.24 kWp and 473.34 kWp were dimensioned, considering local irradiation and electrical compatibility criteria. The study incorporates energy performance and economic feasibility indicators, such as Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and payback, as well as environmental management guidelines. The results indicate economic return from the seventh year and financial viability over 25 years, with reduced operating costs and greenhouse gas emissions. It is concluded that the approach used provides technical and economic subsidies that can guide the integrated development of sustainable projects in sanitation concessionaires, contributing to quality management and decisions based on performance and sustainability.
Author Biographies
Master’s Degree Candidate in Urban and Industrial Environment at the Federal University of Paraná (UFPR). Bachelor of Environmental and Sanitary Engineering from the Federal University of Paraná (UFPR).
Ph.D. in Atmospheric Physics from the Federal University of Santa Maria (UFSM). Professor at the Federal University of Paraná (UFPR), Pontal do Paraná Campus. Professor in the Graduate Program in Urban and Industrial Environment (PPGMAUI).
Ph.D. in Electrical Engineering from the Federal University of Uberlândia (UFU). Professor at the Federal University of Paraná (UFPR), Pontal do Paraná Campus. Professor in the Graduate Program in Electrical Engineering (PPGEE) at UFPR, Curitiba Campus.
References
ABINEE - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA ELÉTRICA E ELETRÔNICA. Propostas para Inserção da Energia Solar Fotovoltaica na Matriz Elétrica Brasileira. São Paulo: ABINEE, 2012.
ABTS - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE. A importância do tratamento de efluentes para a preservação do meio ambiente e da saúde pública. [s. l.], 2023. Disponível em: https://www.abts.org.br/blog/tratamentos-de-superficie/a-importancia-do-tratamento-de-efluentes-para-a-preservacao-do-meio-ambiente-e-da-saude-publica Acesso em: 19 mar. 2025.
ÁGUA E EFLUENTES. Etapas de tratamento do esgoto sanitário. [s. l.], 3 nov. 2020. Disponível em: https://www.aguaeefluentes.com.br/post/etapas-de-tratamento-do-esgoto Acesso em: 22 mar. 2025.
ARAUJO, Danielly N.; CARVALHO, Paulo C. M.; DUPONT, Ivonne M., Efeitos da acumulação de sujeira sobre o desempenho de módulos fotovoltaicos. Revista Tecnologia, v. 40, n. 2, 2019. DOI: https://doi.org/10.5020/23180730.2019.9414 DOI: https://doi.org/10.5020/23180730.2019.9414
AZEVEDO, Paulo G. F. et al. Processos físicos e químicos para o tratamento de efluentes: uma revisão integrativa. Revista Brasileira de Gestão Ambiental e Sustentabilidade, [s. l.], v. 7, n. 17, p. 1667-1678, 2020. DOI: https://doi.org/10.21438/rbgas(2020)071740 DOI: https://doi.org/10.21438/rbgas(2020)071740
BCB - BANCO CENTRAL DO BRASIL. Focus: Relatório de Mercado. Brasília, DF: BCB, maio de 2025. Disponível em: https://www.bcb.gov.br/content/focus/focus/R20250530.pdf Acesso em: 16 jun. 2025.
BONETTO, Vinicius et al. Viabilidade econômica sobre o investimento de energia fotovoltaica para um comércio. Revista Brasileira de Engenharia e Sustentabilidade, Pelotas, RS, v.10, esp, p.44-51, dez. 2022. DOI: https://doi.org/10.15210/rbes.v10iespecial.24977
BORGES, Jacks L. et al. Análise técnica e financeira para implantação de um sistema fotovoltaico no Hospital São Sebastião no município de Turvo/SC. Revista Unicrea, Florianópolis, v. 1, n. 2, p. 17-51, maio/ago. 2023.
CARNEIRO, Elison C.; SCHRÖDER, Luis G. Viabilidade de implantação de usina solar do tratamento da ETE Bicas. Juiz de Fora: Faculdade Unificada Doctum, 2024.
CLAMPER. String Box 2 entrada/2 saídas 1040V 32A 40kA 20008 CLAMPER. Disponível em: https://www.lojaclamper.com.br/clamper-solar-string-box-1040v-32a-1-2e-2s/p Acesso em: 10 maio 2025.
CRAIDE, Sabrina. Nível dos reservatórios está em 38% no Sudeste e Centro-Oeste. Agência Brasil, Brasília, DF, 6 fev. 2014. Disponível em: https://agenciabrasil.ebc.com.br/economia/noticia/2014-02/nivel-dos-reservatorios-no-sudeste-e-centro-oeste-esta-mais-baixo Acesso em: 3 nov. 2025.
CREMASCO, Nicole P. et al. Estudo de diferentes tecnologias de células fotovoltaicas. Revista Eletrônica Científica Inovação e Tecnologia, [s. l.], v. 12, n. 31, 2021. DOI: https://doi.org/10.3895/recit.v12.n31.15052 DOI: https://doi.org/10.3895/recit.v12.n31.15052
CRUZ, Fernanda. São Paulo sofreu pior crise de água de sua história em 2014. Agência Brasil, Brasília, DF, 24 dez. 2014. Disponível em: https://agenciabrasil.ebc.com.br/geral/noticia/2014-12/sao-paulo-sofreu-pior-crise-de-agua-da-sua-historia-em-2014 Acesso em: 3 nov. 2025.
DUARTE, Carlos H. C.; ARAÚJO, Bruno P. Geração de energia solar fotovoltaica no Brasil e o desenvolvimento da cadeia local de fornecedores. Revista do BNDES, Rio de Janeiro, v. 31, n. 59, p. 57-118, mar. 2025.
DUFFIE, John A.; BECKMAN, William A. Solar Engineering of Thermal Processes. 4th ed. New York: Wiley, 2013. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118671603 DOI: https://doi.org/10.1002/9781118671603
EPE - EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Plano Nacional de Energia 2050: relatório final. Brasília, DF: MME/EPE, 2020.
EPE - EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Matriz energética e elétrica. Rio de Janeiro: EPE, 2023. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica Acesso em: 3 nov. 2025.
ERLICH, F. Banco Central projeta inflação de 4,9% em 2025, acima do teto da meta. Veja Negócios. 26 jun 2025. Disponível em: https://veja.abril.com.br/economia/banco-central-projeta-inflacao-de-49-em-2025-acima-do-teto-da-meta/ Acesso em: 02 fev. 2026.
GUTIERREZ, Maria B. G. P. S. As mudanças climáticas e seus impactos sobre o setor de energia elétrica no Brasil: a necessidade de aprimorar o planejamento energético. Rio de Janeiro: IPEA, 2024. (Boletim Regional, Urbano e Ambiental - Artigos). Disponível em: https://repositorio.ipea.gov.br/handle/11058/16393 Acesso em: 17 maio 2025.
HOPEWIND. HSHV320/330/350/385K-G02. Disponível em: https://pt.hopewind.com/products-info/320-385kW Acesso em: 10 maio 2025.
IEA - International Energy Agency. Cost and performance trends in grid-connected photovoltaic systems and case studies. Paris: IEA, 2007.
IEA - International Energy Agency. Clean Energy Market Monitor, March 2024. Paris: IEA, 2024.
IGUÁ. Nossas operações. Paranaguá: Iguá. Disponível em: https://igua.com.br/paranagua/nossas-operacoes Acesso em: 19 jun. 2024.
IRENA - International Renewable Energy Agency. Renewable Power Generation Costs in 2018. Abu Dhabi:IRENA, 2019.
JINKO SOLAR. Tiger Neo N-type 72HL4-(V) 555-575 Watt. [s. l.]: Jinko Solar, 2022. Disponível em: https://jinkosolarcdn.shwebspace.com/uploads/JKM555-575N-72HL4-(V)-F1-PT.pdf Acesso em: 20 jun. 2024.
LIMA, Jacira R.; NUNES, Luciana A. S. Geração de energia fotovoltaica on-grid e off-grid. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência e Tecnologia) – Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2022.
MENDES, Luiz F. R.; STHEL, Marcelo S.; LIMA, Marcenilda A. O crescimento da geração distribuída no contexto da crise hidroenergética na região Sudeste do Brasil: aspectos ambientais e socioeconômicos. Revista Vértices, Campos dos Goytacazes, v. 22, n. 3, p. 626-647, set./dez. 2020. DOI: https://doi.org/10.19180/1809-2667.v22n32020p626-647 DOI: https://doi.org/10.19180/1809-2667.v22n32020p626-647
OBSERVATÓRIO DO CLIMA. Emissões do Brasil têm a maior queda em 15 anos. Observatório do Clima, [s. l.], 3 nov. 2025. Disponível em: https://www.oc.eco.br/emissoes-do-brasil-tem-a-maior-queda-em-16-anos/ Acesso em: 13 nov. 2025.
ONU - ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS. Os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável no Brasil. Brasília, DF: Nações Unidas Brasil, 2024. Disponível em: https://brasil.un.org/pt-br/sdgs/7 Acesso em: 18 ago. 2024.
PARANÁ (Estado). Estado inaugura obras de saneamento em Curitiba. Curitiba: Agência Estadual de Notícias, 4 dez. 2019. Disponível em: https://www.parana.pr.gov.br/aen/Noticia/Estado-inaugura-obras-de-saneamento-em-Curitiba Acesso em: 2 fev. 2026.
PEREIRA, Enio B. et al. Atlas Brasileiro de Energia Solar. 2. ed. São José dos Campos: INPE, 2017. DOI: https://doi.org/10.34024/978851700089 DOI: https://doi.org/10.34024/978851700089
PEREIRA, Osvaldo L. S.; GONÇALVES, Felipe F. Dimensionamento de inversores para sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica: estudo de caso do sistema de Tubarão – SC. Revista Brasileira de Energia, [s. l.], v. 14, n. 1, p. 25-45, 2008.
PICARD, Jean, F. As muitas vantagens da célula N-Type. Canal Solar, 26 de novembro de 2021. Disponível em: https://canalsolar.com.br/as-muitas-vantagens-da-celula-n-type/ Acesso em: 28 jan. 2026.
PINHO, João T.; GALDINO, Marco A. (org.). Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Ed. rev. e atual. Rio de Janeiro: CEPEL/CRESESB, 2014.
RIBEIRO, Renata G. A., et al. Proposição de uma metodologia para análise de viabilidade econômica de uma usina fotovoltaica. Revista Principia: divulgação científica e tecnológica do IFPB, João Pessoa, n. 34, p. 77-85, maio 2017. DOI: https://doi.org/10.18265/1517-03062015v1n34p84-92 DOI: https://doi.org/10.18265/1517-03062015v1n34p84-92
ROSSO, André, P. et al. Influência do fator de dimensionamento de inversor no desempenho de sistemas fotovoltaicos conectados à rede em operação no sul do Brasil. In: IX Congresso Brasileiro de Energia Solar, Florianópolis, 23 a 27 de maio de 2022. DOI: https://doi.org/10.59627/cbens.2022.1118 DOI: https://doi.org/10.59627/cbens.2022.1118
SANEPAR - COMPANHIA DE SANEAMENTO DO PARANÁ. Relato Integrado 2024. Curitiba: Sanepar, 2024. Disponível em: https://ri.sanepar.com.br/docs/Sanepar-2024-12-31-768DDfgK.pdf Acesso em: 10 ago. 2025.
SANTANA, Julie Catherine Siqueira et al. O uso e produção da energia limpa como método de preservação ambiental sustentável. Revista Portos: por um mundo mais sustentável. Rio de Janeiro: Epitaya, 2020. v. 1, n. 12, cap. 1, p. 99–111. DOI: https://doi.org/10.47879/ed.ep.2020144p99 DOI: https://doi.org/10.47879/ed.ep.2020144p99
SILVA, Alessandra V. Á.; VON SPERLING, Marcos; OLIVEIRA FILHO, José M. Avaliação das unidades de tratamento do lodo em uma ETE de lodos ativados convencional submetida a distintas estratégias operacionais. Engenharia Sanitária e Ambiental, Belo Horizonte, v. 12, n. 2, 2007. DOI https://doi.org/10.1590/S1413-41522007000200003 DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-41522007000200003
TALANOA. NDC brasileira com metas corrigidas para 2025 e 2030. Nota Técnica, 4. Série “NDC brasileira”. Rio de Janeiro: Talanoa, 2023. Disponível em: http://www.institutotalanoa.org/publicacoes Acesso em: 10 jun. 2025.
TIEPOLO, Gerson M. et al. Atlas de energia solar do estado do Paraná – Resultados. In: VII Congresso Brasileiro de Energia Solar, Gramado, 17 a 20 de abril de 2018. DOI: https://10.59627/rbens.2018v9i1.229 DOI: https://doi.org/10.59627/cbens.2018.671
