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Universidade do Estado de Mato Grosso Prof. Dr.-Ing. Marlon Leão
Fontes renováveis de energia - Introdução
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Fontes renováveis de energia - Introdução
360
340
320
300
280
5
4
3
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1720 1760 1800 1840 1880 1920 1960 2000
Weltbevölkerung
CO -Gehalt2
Weltenergie-verbrauch
CO
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Zeit/ Jahre
População mundial x Consumo de energia x CO2
Pop
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Tempo / Anos
População Mundial
CO2 – Concentração
Consumo mundial de energia
Bilhão
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Cos
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500
550
Haiti India
Argentina
2,5x Alemanha2,5x Alemanha
5x EUA5x EUA
Média mundial por pessoa e ano: 70 GJ
China70 GJ = Aprox. 20.000 kWh/Pessoa/Ano
(Aprox. 2.000l Óleo)
Consumo de energia primária
Brasil
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Que
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1,9
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EUA
Canada
Bélgica
Dinamarca
Alemanha
Grã-Bretanha
Japão
Noruega
Portugal
México
BRASIL
Emissão de CO2 anual [Toneladas/Pessoa] Emissão de CO2 anual [Toneladas/Pessoa]
Emissão de CO2 por pessoa e país
3,8Argentina
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> 1.200 Mio t CO2
500 - 1.200 Mio t CO2
200 - 500 Mio t CO2
60 - 200 Mio t CO2
< 60 Mio t CO2
No information
Emissão de CO2
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Energia anual proveniente do Sol
Quantidade de energia incidindo na superfície
terrestre
Consumo mundial de energia
Reservas
Petróleo
Gás
Carvão
Quantidade de energia incidindo em terra firme
Fornecimento anual de energia – Consumo anual de energia
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Mapa do mundo de radiação global
Radiação solar média anual sobre superfície horizontal em kWh/(m².a)
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1150 - 1200 kWh/m2
1100 - 1150 kWh/m2
1050 - 1100 kWh/m2
1000 - 1050 kWh/m2
950 - 1000 kWh/m2
900 - 950 kWh/m2
Radiação solar anual – Brasil / Alemanha
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Fornecimento de energia elétrica no Brasil
Natural gas8.7%
Hydraulic15.2%
Oil and by-products
37.9%
Biomass13.9%
Sugar cane and
derivatives18.2%
Uranium1.4%
Coal andderivatives
4.7%
Matriz energética composta por 47,3% de energia renovável!
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Fornecimento de energia elétrica no Brasil
Hydraulic85.0%
Biomass5.4%
Wind0.2%
Oil2.9%
Gas2.6%
Coal1.3%
Nuclear2.5%
- Os edifícios no Brasil consomem 48%da eletricidade (24% residencial, 15%comercial e 9% público)
- Aumento de 3% na demanda até 2030
Fonte Cidade/Estado Refrigeração
[%]
Iluminação
[%]
Outros
[%][Toledo 1995] Florianópolis - SC 34.9 42.2 22.9
[Ghisi 1997] Florianópolis - SC 16.0 63.0 21.0
[Rodas, et al. 1998] Florianópolis - SC 39.0 30.0 31.0
[Westphal, et al. 1998] Florianópolis - SC 41.0 50.0 9.0
[Lomardo 1988] Rio de Janeiro - RJ 37.4 37.1 25.5
[Mascarenhas, et al. 1988] Salvador - BA 70.0 15.0 15.0
[Geller 1990] São Paulo - SP 20.0 44.0 36.0
[Roméro 1991] São Paulo - SP 42.4 14.4 43.2
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Qh ( QSQT Q )i+= - +QT QV ηDemanda Anual de Aquecimento
Qh
SQ
Solar
Qi
Ganhos InternosT
T
Q
Q
Transmissão
VQ
Ventilação
Balanço de Energia da Edificação
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Qh ( QSQT Q )i += - +QT QV ηηηη
Energia Solar – Uso Passivo
Elemento Construtivo
Proteção Solar
Janela Sul
Massa Térmica
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Casa solar de Socrates (469 - 397 A.C.)
1 Irradiação no Verão2 Irradiação no Inverno3 Terraço4 Sala5 Despensa (Buffer zone)6 Parede Maciça (Massa térmica)7 Piso de Pedra (Massa térmica)
6
AquecimentoSombra no Verão
Que
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Variáveis de Conforto Térmico
Sol
Dados Pessoais:- Vestimenta- Grau de Atividade
Radiação de CalorMovimento do ar
Temperatura do ar [ϑ]
2030
10ϑ
Umidade Relativado Ar [ϕ]
30
100%0
60
ϕ
Transmitância Térmica[U-Value]
Temperatura de superfície
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DIN 4108
3. WSVO 1995 Balanço da demanda de aquecimento (kWh/m2a)
EnEV 2002Método do balançoEnergia Primária (kWh/m2.a)Física da construção + Instalações prediais
1. WSVO 1977 k-Value (Pacote prescritivo)
2. WSVO 1982k-Value (Pacote prescritivo
0
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[kW
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1970 1980 1990 1995 2000
1. Crise do Petróleo2. Crise do Petróleo
3. Crise do Petróleo
2020EnEV 2007/ DIN V 18599Método integral para cálculo de aquecimento, refrigeração e eletricidade.EnEV 2009/ EnEV 2012
Inserção das normas - Evolução do consumo de energia
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PE < 100 kWh / (m²a)
Consumo médio de 50 edifícios administrativos(Pesquisa no IGS)
Fat
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Objetivo EnoB
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kWh
/m²a
]
Aquecimento
Eletricidade
Aquecimento
Eletricidade
Eficiência Energética (Exemplo)
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EnergyDesign
Envoltória
Energy design holísticoProjeto até Operação
TecnologiaProjeto / Local
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Planejamento integrado modular
• Condições do Entorno
• Zoneamento
• Definição de Áreas Funcionais com Diferentes Exigências
• Exigências da Envoltória do Edifício
• Aquecimento e Resfriamento
• Concepção de Estratégias de Ventilação
• Uso de Iluminação Natural
• Proteção Acústica
• Redução da Demanda Energética
• Avaliação Energética e Econômica
Uso de fontes naturais de resfriamento
Sombreamento multifuncional
Otimizacão do uso da iluminação natural
Uso de ventilação natural por diferença de pressão
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Fontes renováveis de energia - Introdução
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Planejamento Integrado em EnergyDesign
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Einfluß des Bodenau fbau s auf die Überhitzung ein es Bürorau mes
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250
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3cm Estr ich 4cm Estrich 5cm Estrich 4cm Estrich +Linoleum
4cm Estr ich +Teppichboden
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Lüfter/MotorenLicht, Pcs, Kleingeräte
Kombibür os(Querlüftung)
Fensterlüftung Bür os(manuel l)
Atriumbelüftung(automatisch)
Sommerperiode (tagsüber)
Zuluftelementim Fensterrahmen
BZ-BHKW
Strom
PS
Fortluft
Verschattungs-/Blendschutzsystem(geschlossen)
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Fernwärm e-Überg abe
Gebäudesimulation
Strömungssimulation
Wärmebrücken
Gebäude-Management
Betrieb
Energetische u.ökologischeBewertung
Einfluß des Bodenau fbau s auf die Überhitzung ein es Bürorau mes
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3cm Estr ich 4cm Estrich 5cm Estrich 4cm Estrich +Linoleum
4cm Estr ich +Teppichboden
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Lichtsimulation
Magazingebäude
Spree
Atrium
Alt
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Neu
ba
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Anlagensimulation
Ostflügel Westflügel
Simulação do Edifício
Output
Simulação das Instalações prediais
Simulação Lumínica
Simulação CFD
Ponte Térmica
Gerenciamento e operação
Classificação energética e ecológica
Input
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Planejamento integrado: Envoltoria + Equipamentos Prediais
• Redução das perdas de calor por transmissão (Alta compacidade da Construção e A/V, envoltória isolada)
• Redução das perdas de calor pela ventilação (estanqueidade e trocador de calor)
• Redução dos ganhos de calor internos e externos (orientação, vidros, sombreamento
• Medidas para reduzir o consumo de energia elétrica (iluminação e ventilação natural)
• Uso de fontes de energia renováveis
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Conceitos de Ventilação
• Ventilação natural (ex. Ventilação Noturna)
• Integração com Geotermia
• Sistemas Passivos (ex. Fachada dupla, átrio - quando possível)
• Integração de Diversas Áreas
• Ventilação Cruzada (salas/halls)
3.OG
Optional Betonkernaktiv ierung (BTA)in den Decken zur Kühlu ng / Heizun gRegelung über Aussente mperatur
Stan dardmäßig Anordnung vonfreien Heizflächen im Brüstu ngs-bere ich
Kühlung der Räume über Nachtlüftung,Einbindu ng der Speichermassen in denWärmeh aushalt der Räume
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Conceitos de Ventilação
3.OG
Optional Betonkernaktiv ierung (BTA )in den Decken zur Kühlu ng / Heizun gRegelung über Aussente mperatur
Stan dardmäßig Anordnung vonfreien Heizflächen im Brüstu ngs-bere ich
Kühlung der Räume über Nachtlüftung,Einbindu ng der Speichermassen in denWärmeh aushalt der Räume
Concrete Core Activation (CCA) no teto para Refrigeração/Aquecimento. Controle
de acordo com a temperatura externa.
Resfriamento da sala através de ventilação noturna + massa térmica