Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006....

Curso de Análise de Projeto de Energia LimpaCurso de Análise de Projeto de Energia Limpa

© Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006.

Foto cedida por: NRCan

Aquecimento Solar da Água Aquecimento Solar da Água (ASAg) Análise de Projeto(ASAg) Análise de Projeto

Coletores Planos Revestidos, Ontario, Canada


ObjetivosObjetivos

• Revisar conceitos básicosRevisar conceitos básicossistemas de Aquecimento Solar sistemas de Aquecimento Solar da Água (ASAg) da Água (ASAg)

• Ilustrar considerações chave paraIlustrar considerações chave paraanálise de projeto ASAganálise de projeto ASAg

• Apresentar RETScreenApresentar RETScreen®® ASAg Modelo de Projeto ASAg Modelo de Projeto


• Água quente Água quente domésticadoméstica

• Calor de processoCalor de processo

• Aquecimento de Aquecimento de piscinapiscina

…mas também…

Aumento da água quente armazenada

Extensão da temporada de natação (aquecimento da piscina)

O que fornece um sistema O que fornece um sistema ASAg?ASAg?

Foto cedida por : Vadim Belotserkovsky

Centro de Conferencias, Bethel, Lesotho

Desenvolvimento de Moradias, Kungsbacka, Suécia

Foto cedida por : Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden


Componentes do Sistema Componentes do Sistema ASAgASAg

Foto cedida por : NRCan

Troca de

calor

Painel fotovoltaico

Coletores solares

TermosifãoCircuito de aquecimento da água Água quente

para casa

Suprimento de Água fria

Tubo de glicol de alimentação e retorno

Caixa de junção

Dreno desedimento

Ág

ua a

qu

ecid

a p

elo

sol

Bomba de glicolPré-

aquecimento

Tanque acumula

Água Aquecida pelo sol

Tanque

padrão

Diagrama esquemático de um sistema de aquecimento solar da água


Coletor Solar sem Coletor Solar sem RevestimentoRevestimento

• Baixo custoBaixo custo

• Baixa Baixa temperaturatemperatura

• EscarpadoEscarpado

• LeveLeve

• Aquecimento Aquecimento sazonal da sazonal da piscinapiscina

• Baixa pressãoBaixa pressão

• Baixa eficiência com clima frio ou com ventosBaixa eficiência com clima frio ou com ventos


Orificios para medição de vazão

Canal de fluxo produz

Fluxo constante através tubos

Tubo do2o.

distribuidor

Entrada do canal

Fluxo da piscina

COLETOR SOLAR SEM REVESTIMENTO


Coletor Solar de Prato Plano Coletor Solar de Prato Plano RevestidoRevestido

• Custo moderadoCusto moderado

• Operação com Operação com temperaturas temperaturas mais altasmais altas

• Pode operar com Pode operar com pressão da água pressão da água controladacontrolada

• Mais pesado e Mais pesado e mais frágilmais frágil


Revestimento vidro

Invólucro

Placa de absorção

Tubos ascendentes

Distribuidor

Isolação


Coletores de Tubo EvacuadoColetores de Tubo Evacuado

• Custo mais altoCusto mais alto

• Sem perdas por Sem perdas por convexãoconvexão

• Temperatura altaTemperatura alta

• Climas friosClimas frios

• FrágilFrágil

• Instalação pode serInstalação pode sermais complicadamais complicada

• Neve é apenas um pequeno Neve é apenas um pequeno problemaproblema


Foto cedida por : Nautilus

Tubo Desenvolvido e Fabricado na China

Vapor e líquido condensado notubo de calor

Placa de absorção

Tubo de calor

Tubo Evacuado


Aquecimento Solar da Água em Aquecimento Solar da Água em Vários ClimasVários Climas

• Para um sistema doméstico de aquecimento solar da água Para um sistema doméstico de aquecimento solar da água com com 6 m6 m22 de coletor revestido de coletor revestido, a demanda de , a demanda de 300 L/dia300 L/dia de de água quentea água quentea 60ºC60ºC e e 300 L armazenamento300 L armazenamento, a , a fração solar éfração solar é::

21% em Tromsø, Noruega (70ºN)

40% em Yellowknife, Canadá (62ºN)

32% em Warsaw, Polonia (52ºN)

51% em Harbin, China (46ºN)

67% em Sacramento, EUA (39ºN)

39% em Tokyo, Japão (36ºN)

78% em Marrakech, Morrocos (32ºN)

75% em Be’er-Sheva, Israel (31ºN)

81% em Matam, Senegal (16ºN)

59% em Puerto Limón, Costa Rica (10ºN)

59% em Jakarta, Indonesia (6ºS)

86% em Huancayo, Peru (12ºS)

69% em Harare, Zimbabwe (18ºS)

65% em Sydney, Australia (34ºS)

39% em Punta Arenas, Chile (53ºS)


Exemplos de Custos e Exemplos de Custos e Beneficios de Sistemas ASAgBeneficios de Sistemas ASAg

Sistema revestido ao longo Sistema revestido ao longo do ano (w/armazenamento)do ano (w/armazenamento)

La Paz, BoliviaLa Paz, Bolivia2,2 GJ/m2,2 GJ/m22

400$/m400$/m22

Sistema de Tubo EvacuadoSistema de Tubo Evacuado(w/armazenamento)(w/armazenamento)

Copenhagen, DinamarcaCopenhagen, Dinamarca1,8 GJ/m1,8 GJ/m22

1.000$/m1.000$/m22

0102030405060708090100

5 15 25 35 45

Custo da energia ($/GJ)

Ec

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$/m

2 )

Gas

@ 0

,15$

/m3

Gas

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,50$

/m3

Ele

tric

idade @

0,0

5$/k

Wh

Ele

tric

idade @

0,1

5$/k

Wh

Piscina sem revestimento apenas no Piscina sem revestimento apenas no verãoverão

Montreal, CanadáMontreal, Canadá1,5 GJ/m1,5 GJ/m2 2

150$/m150$/m22


Considerações sobreConsiderações sobreProjeto de Aquecimento Solar da Projeto de Aquecimento Solar da ÁguaÁgua• Fatores para um projeto bem sucedido:Fatores para um projeto bem sucedido:

Grande demanda por água quente par areduzir importância dos custos fixos

Alto custo da energia (p.ex. Gas natural não disponível)

Sem fornecimento confiável de energia convencional

Grande interesse ambiental pelo operador/proprietário do prédio

• Carga de água quente necessária durante o dia Carga de água quente necessária durante o dia requer menos armazenamentorequer menos armazenamento

• Sistemas sazonais de custo mais baixo, podem ser Sistemas sazonais de custo mais baixo, podem ser financeiramente preferíveis, a sistemas de maior custo ao financeiramente preferíveis, a sistemas de maior custo ao longo do anolongo do ano

• Manutenção semelhante a qualquer sistema hidráulico, Manutenção semelhante a qualquer sistema hidráulico, porém operador deve estar comprometido a atender à porém operador deve estar comprometido a atender à tempo tanto manutenção quanto reparostempo tanto manutenção quanto reparos


Exemplos: Austrália, Botswana e SuéciaExemplos: Austrália, Botswana e Suécia

Sistemas Domésticos de Água Sistemas Domésticos de Água QuenteQuente

• Em rede, necessita proprietário comprometidoEm rede, necessita proprietário comprometido Pode ter retorno longo quando energia barata Sistemas fornecem 20 a 80% da água quente

• Fora da rede ou onde fornecimento de energia Fora da rede ou onde fornecimento de energia não confiávelnão confiável

Foto cedida por : Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden Foto cedida por : Vadim Belotserkovsky

Foto cedida por : The Australian Greenhouse Office

Sistema Termosifão, Australia

Casa para equipe médica em Área Rural, BotswanaCasas, Malmö, Suécia


Exemplos: EUA e CanadáExemplos: EUA e Canadá

Sistemas de PiscinasSistemas de Piscinas

• Coletores sem revestimento baixo Coletores sem revestimento baixo custocusto Piscinas de verão em climas frios Prolonga temporada em climas temperados Para uso no verão em piscina de uso anual em

climas frios Pode ter retorno de 1 a 5 anos

• Coletores revestidos para calor ao Coletores revestidos para calor ao longo do anolongo do ano

• Sistemas de filtragem servem como Sistemas de filtragem servem como bombasbombas


Foto cedida por : Aquatherm Industries/ NREL Pix

Piscina, EUA

Piscina Pública, Ontario, Canadá


Exemplos: Grécia e CanadáExemplos: Grécia e CanadáSistemas de Água Quente Sistemas de Água Quente Comercial/IndustrialComercial/Industrial

• Hotéis/motéis, apartamentos e edifícios de escritóriosHotéis/motéis, apartamentos e edifícios de escritórios

• Centros de saúde & hospitaisCentros de saúde & hospitais

• Lavagem de carros, laundromats, restaurantesLavagem de carros, laundromats, restaurantes

• Centros esportivos, escolas, Chuveiros em vestiáriosCentros esportivos, escolas, Chuveiros em vestiários

• Aquacultura, outras pequenas indústriasAquacultura, outras pequenas indústrias

Foto cedida por : NRCanFoto cedida por : Regional Energy Agency of Crete/ISES

Hotel, Agio Nikolaos, Creta Operação Aquacultura, British Columbia, Canadá


RETScreenRETScreen®® Aquecimento Solar da Aquecimento Solar da ÁguaÁguaModelo de ProjetoModelo de Projeto• Análise mundial da produção de energia, custo do ciclo de Análise mundial da produção de energia, custo do ciclo de

vida e redução das emissões dosvida e redução das emissões dosgases de efeito estufagases de efeito estufa

Revestido, sem revestimento e tubo evacuado

Piscinas internas e externas(c/ ou s/ cobertura)

Sistemas de água quente de serviço (c/ ou s/ armazenamento)

• Apenas 12 pontos dados RETScreenApenas 12 pontos dados RETScreen®®

vs. 8.760 modelos simulação horáriavs. 8.760 modelos simulação horária

• Atualmente não cobertos:Atualmente não cobertos:

Mudanças nas cargas diárias de água quente de serviço

Serviço individual de água quente Sistemas sem armazenamento tendo altas frações solares Ajuste ao sol, concentrador & coletor solar integrado


Ver e-Manual

Análise de Projeto de Energia Limpa: RETScreen® Engenharia e Casos

Capítulo de Análise de Projeto de Aquecimento Solar da Água

RETScreenRETScreen®® ASAg Cálculo de EnergiaASAg Cálculo de Energia

Calcular variáveis ambientais, incluindo

radiação solar no plano do coletor

Calcular energia solar que pode ser coletada

Método de

UtilizabilidadeMétodo f-Chart

Outros cálculos: área sugerida do coletor,

necessidade de bombeamento, etc..

Avaliar necessidade

energética da piscina

Calcular energia renovável

despachada e necessidade de aquecimento

auxiliar

Água quente de serviço com armazenagem

Água quente de serviço sem armazenagem Piscinas


Exemplo de Validação do Exemplo de Validação do RETScreenRETScreen®® ASAg Modelo de ASAg Modelo de ProjetoProjeto

RETScreenRETScreen®® comparado comparado a:a:

• WATSUN para sistema de WATSUN para sistema de água quente doméstica em água quente doméstica em Toronto, Canadá:Toronto, Canadá:

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

Fornecimento anual medido de energia solar (kWh)

RE

TS

cree

n f

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ecim

ento

an

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imad

o e

ner

gia

so

lar

(kW

h)

• ENERPOOL para 48-mENERPOOL para 48-m22 piscina verão em Montreal, piscina verão em Montreal, CanadaCanada Energia necessária com

2%

• Dados monitorados de uma Dados monitorados de uma pscina de verão 1.200 mpscina de verão 1.200 m22 em em Möhringen, AlemanhaMöhringen, Alemanha Energia necessária com

3% e produção de energia solar com 14%

RETScreen vs. dados monitorados de 10 sistemas domésticos de água quente em Guelph, Canadá

4,1%1.8001.874Horas operação bomba (h)

0,1%8,018,02Energia fornecida (GJ)

-0,5%19,7319,64Carga (GJ)

-1,8%24,7924,34Radiação incidente (GJ)

Dif.WATSUNRETScreen


ConclusõesConclusões

• Coletores sem revestimento, revestidos e tubo evacuado fornecem Coletores sem revestimento, revestidos e tubo evacuado fornecem água quente para muitos usos em qualquer climaágua quente para muitos usos em qualquer clima

• Grande demanda de água quente, alto custo da energia e forte Grande demanda de água quente, alto custo da energia e forte interesse da parte do operador/proprietário, são fatores interesse da parte do operador/proprietário, são fatores importantes para o sucessoimportantes para o sucesso

• RETScreenRETScreen®® calcula: calcula:

Carga de água quente de serviço e carga da piscina

Desempenho da piscina solar e do sistema de água quente de serviço, com e sem armazenamento

• RETScreenRETScreen®® realiza análise anual com cálculo dos recursos mensais realiza análise anual com cálculo dos recursos mensais e pode obter precisão comparável a modelos de simulação horáriae pode obter precisão comparável a modelos de simulação horária

• RETScreenRETScreen®® pode gerar economia significativa no custo do estudo pode gerar economia significativa no custo do estudo de viabilidadede viabilidade


Perguntas?Perguntas?

Módulo de Análise de Projeto de Aquecimento Solar da ÁguaRETScreen® International Curso de Análise de Projeto de Energia

Limpa

www.retscreen.netwww.retscreen.netPara informações adicionais consultar a página Web do RETScreen

em

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