Tema 15 - seeds usp

Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo
PEA-5730
Planejamento Integrado de Recursos
Energéticos
Tema 15
Avaliação do potencial de conservação de energia através do uso
dos coletores e painéis solares na Região Administrativa de
Araçatuba.
Aluno: Érico Luís de San Vicente.
Aspectos Prévios do Aproveitamento da
Energia Solar
• A capacidade de geração de energia proveniente de fonte solar
em um ano é cerca de 10 a 14 mil vezes maior do que o
consumo energético mundial no mesmo período.
• O Brasil recebe a maior incidência de raios solares no mundo.
• No dia menos ensolarado e mais nublado do ano, a incidência
de radiação solar é de 3,6 kWh / m² no Rio de Janeiro (latitude
22°50’ sul), enquanto que na Alemanha (latitude variando entre
47° e 54° norte), onde essa energia é mais usada, a incidência
é de apenas 0,8 kWh / m², diariamente.
Geografia e radiação solar
• Latitude:
Quanto maior a latitude (mais longe do Equador), menor será a
incidência da radiação solar.
Geografia e radiação solar
•Eixo inclinado da Terra + Latitude = Variação na duração do dia:
No Equador: 12 horas de luminosidade (variação mínima durante o ano);
Nos Pólos: 6 meses de sol e 6 meses de escuridão;
Em Porto Alegre (30° sul):
10 horas e 13 minutos (21 de junho, solstício de inverno) a
13 horas e 47 minutos (22 de dezembro, solstício de verão).
Geografia e radiação solar
•A radiação solar que atinge uma determinada região, depende
também das condições climáticas e atmosféricas locais, de
modo que, devido à reflexão e absorção de raios solares pela
atmosfera, apenas parte da radiação chega efetivamente à
superfície do planeta.
Diante dos dados apresentados acima, por meio de estudos
realizados pela UFPE, chegou-se ao mapa de insolação do
território brasileiro:
Média anual de insolação diária no Brasil (horas)
Fonte: Atlas solarimétrico do Brasil. Editora universitária da UFPE, 2000.
(ADAPTADO)
Principais estudos de disponibilidade energética da
radiação solar no Brasil
•Atlas solarimétrico do Brasil. Editora universitária da UFPE,
2000, envolvendo a UFPE, CHESF e a CRESESB.
•Atlas de Irradiação solar no Brasil – INMET e LABSOLAR –
UFSC , 1998.
Estes dois modelos apresentam incorreções, devendo, por isso,
serem utilizados de forma complementar.
Principais estudos de disponibilidade energética da
radiação solar no Brasil
UFPE-CHESF-CRESESB
INMET - UFSC
Avaliação da Radiação Solar na Região administrativa
de Araçatuba, pelos mapas anteriores :
Mapa UFPE:
Mapa UFSC
18 MJ/m² dia
1 Wh = 3.600 J/s
Então, fazendo as contas,
obtemos:
5000 Wh/ m² dia
5500 a 5700 Wh/m² dia
Tecnologias solares disponíveis:
• Aproveitamentos térmicos (aquecimento de água):
Concentrador solar;
Coletor solar;
• Conversão direta em energia elétrica:
Para sistemas de iluminação;
Para sistemas de bombeamento de água;
Para sistemas de irrigação.
Aplicações térmicas – concentrador solar
•
Princípio de funcionamento: espelho côncavo.
•
•
Uso: geração de vapor em sistema híbrido de geração de energia com gás natural.
Dificuldade: focalizar a luz solar sobre uma pequena área exige algum dispositivo de
orientação, acarretando custos adicionais ao sistema, os quais tendem a ser minimizados
em sistemas de grande porte.
Aplicações térmicas – concentrador solar
•
Custo da eletricidade gerada entre US$ 90,00 e US$ 280,00.
Aplicações térmicas – Aquecimento de Água
• Ilustração de um sistema solar de aquecimento de
água
Aplicações térmicas – Aquecimento de Água
Características nacionais:
• 500.000 coletores solares residenciais instalados (ABRAVA2002)
• Uso: aquecimento doméstico de água para banho (pico de
energia no sistema)
• Enorme demanda em prédios públicos e comerciais.
• Principais concorrentes: Chuveiro elétrico e sistemas de
aquecimento a gás.
Custo do coletor solar e principais concorrentes
(Folha de São Paulo - junho de 2004)
Casa com 4 pessoas e 2 chuveiros
CHUVEIRO ELÉTRICO:
Custo: R$ 20 a R$ 300,00
Instalação: R$ 50
Vantagem: não precisa de tubulação de
água quente.
Desvantagem: Alto consumo de
energia.
AQUECEDOR A GÁS:
Custo: R$ 1.500 (aparelhos mais
instalação).
Vantagem: Ideal para apartamentos.
Desvantagem: Tubulação para água
quente e saída para gases
AQUECEDOR SOLAR:
Custo: R$ 2.000 a 2500 (com
instalação).
Vantagem: Reduz o consumo de
energia da residência.
Há linhas de financiamento para a
aquisição dos painéis.
Desvantagem: Tubulação para água
quente e necessidade de espaço para
instalação do sistema.
Aplicações térmicas – Aquecimento de Água
para prédios públicos
Sistema comercial de aquecimento de água em BH:
•Área total 804 m² de coletores solares.
•Capacidade de armazenamento de água: 60.000 litros.
Conversão direta em energia elétrica
É viável para quem está a mais de 3 km da rede de distribuição ou
que apresenta consumo pequeno (Programa “Luz para Todos”).
Conversão direta em energia elétrica
Novas tecnologias mais baratas, quanto à produção dos painéis e
eficientes quanto à energia absorvida estão sendo desenvolvidas.
Redução anual nos custos de cerca de 10 %
Irrigação e Bombeamento de Água
Sistema de bombeamento de água
•
Sistema fotovoltaico de bombeamento
de água para irrigação (Capim Grosso
- BA)
•
Sistema de bombeamento fotovoltaico
- Santa Cruz I (Mirante do
Paranapanema - SP)
Sistemas de bombeamento de água na região do
Pontal do Paranapanema - SP
Próxima etapa:
• Conclusão dos cálculos a partir dos dados coletados sobre a
Região Administrativa de Araçatuba e das possibilidades de uso
da energia solar.