Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

PEA-5730Planejamento 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:

18 MJ/m² dia

1 Wh = 3.600 J/s

Então, fazendo as contas, obtemos:

5000 Wh/ m² dia

Mapa UFSC

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 (ABRAVA-

2002)• 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.