Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA)

Engenharia Ambiental

1º semestre/2018

ENERGIA SOLAR: CARACTERÍSTICAS E AQUECIMENTO

Capítulo 5

HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. São Paulo: Ed. Thompson, 2011.

Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2016_Web.pdf

Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2016_Web.pdf

Em 2003 era 9% no mundo segundo o livro texto

Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2016_Web.pdf

Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2016_Web.pdf

Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2016_Web.pdf

Objectives : Compare and discuss energy matrixes from different countries.

For that, the students will do a survey on the total energy and the electrical energy matrices of the USA and Brasil. DePaul students will do USA, and UNESP students will do Brasil.The survey will have to bring information on the total energy and the electrical energy matrices for 2010 and 2016, with absolute numbers in toe and in percentage from the whole, for the different sources and consumers.The sources will be divided in the following categories: oil, coal, natural gas, biofuels, waste, nuclear power, hydropower, solar, wind, tide, geothermal and others.The consumers will be divided in the following categories: industry, transport, residential, commerce and public services, agriculture, losses, others.The classes will be divided in groups that will prepare the written survey with the collected data.From each class (DePaul and UNESP) one of the groups will not prepare the written survey, but will compare the results from all the other groups and will prepare a final report for their country.These two reports (one for Brasil and one for the USA) will be presented to both classes by their respective professors.The students will have to present a final report expressing their own vision for the world's energy future."

March 22 – Students from UNESP will be assigned readings on the Brazilian energy matrixes.April 12 – The surveys from UNESP´s groups are due.April 24 – The comparison of the written surveys from UNESP groups is due.April 30. Students from DEPAUL are assigned reading on the US energy matrix.May 7. Energy Matrix of the United States by DEPAUL students.May 17 – I will send you the revised final report for the Brazilian matrixes.May 21. DEPAUL student global energy matrix discussion using the Brazilian data from UNESP.May 22. UNESP student global energy matrix discussion using the USA data from DEPAUL.June 12 – The student vision for the world's energy future is due.

Características da Radiação Solar Incidente

A energia solar que atinge a Terra (emumamédia anual) varia de 6.800 kJ/m2/dia nonorte da Europa a 23.000 kJ/m2/dia nasregiões áridas próximas ao Equador.

No Brasil varia de 14.000 kJ/m2/dia na RegiãoSul a 22.000 kJ/m2/dia no sertão do Nordeste.

Como é gerada a energia no Sol?

A fusão nuclear é um processo em que dois núcleos se combinam para formar um único núcleo, mais pesado.

Fonte: http://portal.if.usp.br/fnc/pt-br/página-de-livro/fusão

“Esta reação libera uma quantidade de energia mais de ummilhãode vezes maior que a que temos emuma típica reação química,como a queima de gás de cozinha. Esta enorme quantidade deenergia é liberada nas reações de fusão porque quando dois núcleosleves se fundem, a massa do núcleo produzido é menor que a somadas massas dos núcleos iniciais. Mais uma vez, a equação deEinstein E=mc2, explica que a massa perdida é convertida emenergia, carregada pelo produto da fusão.”

Fonte: http://portal.if.usp.br/fnc/pt-br/página-de-livro/fusão

http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap2/cap2-10.html

http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-energia_solar(3).pdf

Fatores que influência a insolação• Latitude

Posição relativa entre os raios solares e a normal da superfície terrestre

• Estação do ano

Altura do Sol em relação ao horizonte

• Horário do dia

Altura do Sol em relação a superfície terrestre

• Quantidade de nuvens presentes

Barreira à passagem da radiação.

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

800,0

900,0

1000,0

00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00 04:48:00

rad

iatio

n [W

/m²]

time

ML01 time - radiation12.09.2016

http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-energia_solar(3).pdf

http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-energia_solar(3).pdf

Itaporanga Pedra Branca

Itajubatiba Patos

Histórico

Uso solar para aquecimento

• Sistema ativo: o fluído é circulado por uma bomba ou um ventilador.

• Sistema passivo: não utiliza fontes externas de energia

Água quente solar residencial

http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-energia_solar(3).pdf

Podem ser usados sistemas de apoio elétrico

Termossifonamento: aágua aquecida possuimenor densidade e élevada naturalmente parao boiler que deve estaracima do sistema deaquecimento

“O aquecimento solar da água exige a construção do reservatório, queé uma espécie de segunda caixa d’água”, conta Erik Rego, da EscolaPolitécnica da Universidade de São Paulo. Esse ‘boiler’ é apoiado emuma pequena estrutura de tijolos, mais ou menos como uma caixad’água comum. “Não dá para fazer umsistema de aquecimento emumtelhado de amianto, por exemplo. É preciso uma estrutura maisreforçada”, explica o professor. O ponto crítico emrelação ao sistemaé a tubulação. “É preciso umencanamento adaptado à água quente”.Um encanamento comum, comtubos de PVC, não é umbomisolantetérmico. A água perderia seu calor antes de chegar ao chuveiro. Paraque o aquecimento solar desse certo, seria preciso uma tubulação decobre ou mesmo de novos compostos plásticos, muito mais caros queos canos comuns. “Recomenda-se instalar as placas solares emcasasque já tenhamaquecimento a gás”, explica Erik. A troca doencanamento encareceria muito a obra, diminuindo a eficiênciaeconômica do sistema.

http://redeglobo.globo.com/globouniversidade/noticia/2013/09/energia-solar-pode-ser-usada-para-produzir-eletricidade-e-aquecer-agua.html

Sistemas solares passivos de aquecimento de ambientes

Pontos importantes para a eficiência do sistema:

• Isolamento térmico para minimizar a perda de calor acumulada

• Coleta de energia por meio de janelas voltas para o Norte (no caso do hemisfério Sul)

• Estruturas de armazenamento térmico

Ganho direto

Ganho indireto

Estufa anexa

Unidades1 barril de petróleo = 42 galões americanos

1 galão americano = 3,78 l

1 barril de petróleo = 159 l

1 btu = 252 calorias

1 caloria = 4,186 J

1 btu é a quantidade de energia necessária para aumentar em 1 grau F a temperatura de 1 lb de água

1 tep (toe) = 11,63x103 kWh

1 hp = 746 W

Tarefa de casa para 27/03 • Ler capítulo 5 do livro

• Assistir ao vídeo “As Estações do Ano” do professor NunoMachado no youtubehttps://www.youtube.com/watch?v=RO96GftpMfg.

• Resultado das hidroelétricas