Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa

1. Aquecimento Solar da Água (ASAg) Análise de Projeto Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa Coletores Planos Revestidos, Ontario, Canada Foto cedida por: NRCan © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006.

2. Objetivos • Revisar conceitos básicossistemas de Aquecimento Solar da Água (ASAg) • Ilustrar considerações chave paraanálise de projeto ASAg • Apresentar RETScreen® ASAg Modelo de Projeto

3. O que fornece um sistema ASAg? • Água quente doméstica • Calor de processo • Aquecimento de piscina …mas também… • Aumento da água quente armazenada • Extensão da temporada de natação (aquecimento da piscina) Centro de Conferencias, Bethel, Lesotho Foto cedida por : Vadim Belotserkovsky Desenvolvimento de Moradias, Kungsbacka, Suécia Foto cedida por : Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden

4. Componentes do Sistema ASAg Diagrama esquemático de um sistema de aquecimento solar da água Painel fotovoltaico Coletores solares Termosifão Circuito de aquecimento da água Água quente para casa Caixa de junção Água aquecida pelo sol Tubo de glicol de alimentação e retorno Pré-aquecimento Tanque acumula Água Aquecida pelo sol Tanque padrão Bomba de glicol Troca de calor Suprimento de Água fria Dreno de sedimento Foto cedida por : NRCan

5. Coletor Solar sem Revestimento • Baixo custo • Baixa temperatura • Escarpado • Leve • Aquecimento sazonal da piscina COLETOR SOLAR SEM REVESTIMENTO Orificios para medição de vazão Entrada do canal Canal de fluxo produz Fluxo constante através tubos Tubo do2o. distribuidor Fluxo da piscina • Baixa pressão • Baixa eficiência com clima frio ou com ventos Foto cedida por : NRCan

6. Coletor Solar de Prato Plano Revestido • Custo moderado • Operação com temperaturas mais altas • Pode operar com pressão da água controlada • Mais pesado e mais frágil Revestimento vidro Invólucro Placa de absorção Tubos ascendentes Distribuidor Isolação Foto cedida por : NRCan

7. Coletores de Tubo Evacuado • Custo mais alto • Sem perdas por convexão • Temperatura alta • Climas frios • Frágil • Instalação pode sermais complicada • Neve é apenas um pequeno problema Tubo Evacuado Vapor e líquido condensado no tubo de calor Placa de absorção Tubo de calor Foto cedida por : NRCan Tubo Desenvolvido e Fabricado na China Foto cedida por : Nautilus

8. Aquecimento Solar da Água em Vários Climas • Para um sistema doméstico de aquecimento solar da água com 6 m2 de coletor revestido, a demanda de 300 L/dia de água quentea 60ºC e 300 L armazenamento, a fração 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)

9. Exemplos de Custos e Beneficios de Sistemas ASAg Sistema revestido ao longo do ano (w/armazenamento) La Paz, Bolivia 2,2 GJ/m2 400$/m2 Sistema de Tubo Evacuado (w/armazenamento) Copenhagen, Dinamarca 1,8 GJ/m2 1.000$/m2 Gas @ 0,50$/m3 Gas @ 0,15$/m3 Eletricidade @ 0,15$/kWh Eletricidade @ 0,05$/kWh Piscina sem revestimento apenas no verão Montreal, Canadá 1,5 GJ/m2 150$/m2

10. Considerações sobreProjeto de Aquecimento Solar da Água • 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 requer menos armazenamento • Sistemas sazonais de custo mais baixo, podem ser financeiramente preferíveis, a sistemas de maior custo ao longo do ano • Manutenção semelhante a qualquer sistema hidráulico, porém operador deve estar comprometido a atender à tempo tanto manutenção quanto reparos

11. Exemplos: Austrália, Botswana e SuéciaSistemas Domésticos de Água Quente • Em 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 não confiável Sistema Termosifão, Australia Foto cedida por : The Australian Greenhouse Office Casa para equipe médica em Área Rural, Botswana Casas, Malmö, Suécia Foto cedida por : Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden Foto cedida por : Vadim Belotserkovsky

12. Exemplos: EUA e CanadáSistemas de Piscinas • Coletores sem revestimento baixo custo • 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 longo do ano • Sistemas de filtragem servem como bombas Piscina, EUA Piscina Pública, Ontario, Canadá Foto cedida por : Aquatherm Industries/ NREL Pix Foto cedida por : NRCan

13. Exemplos: Grécia e CanadáSistemas de Água Quente Comercial/Industrial • Hotéis/motéis, apartamentos e edifícios de escritórios • Centros de saúde & hospitais • Lavagem de carros, laundromats, restaurantes • Centros esportivos, escolas, Chuveiros em vestiários • Aquacultura, outras pequenas indústrias Operação Aquacultura, British Columbia, Canadá Hotel, Agio Nikolaos, Creta Foto cedida por : Regional Energy Agency of Crete/ISES Foto cedida por : NRCan

14. RETScreen®Aquecimento Solar da ÁguaModelo de Projeto • Análise mundial da produção de energia, custo do ciclo de vida e redução das emissões dosgases 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 RETScreen®vs. 8.760 modelos simulação horária • 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

15. RETScreen®ASAg Cálculo de Energia Calcular variáveis ambientais, incluindo radiação solar no plano do coletor Calcular energia solar que pode ser coletada Água quente de serviço com armazenagem Água quente de serviço sem armazenagem Piscinas Avaliar necessidade energética da piscina Método de Utilizabilidade Método f-Chart Calcular energia renovável despachada e necessidade de aquecimento auxiliar Ver e-Manual Análise de Projeto de Energia Limpa: RETScreen® Engenharia e Casos Capítulo de Análise de Projeto de Aquecimento Solar da Água Outros cálculos: área sugerida do coletor, necessidade de bombeamento, etc..

16. Exemplo de Validação do RETScreen® ASAg Modelo de Projeto RETScreen® comparado a: • WATSUN para sistema de água quente doméstica em Toronto, Canadá: RETScreen WATSUN Dif. Radiação incidente (GJ) 24,34 24,79 -1,8% Carga (GJ) 19,64 19,73 -0,5% Energia fornecida (GJ) 8,02 8,01 0,1% Horas operação bomba (h) 1.874 1.800 4,1% • ENERPOOL para 48-m2 piscina verão em Montreal, Canada • Energia necessária com 2% • Dados monitorados de uma pscina de verão 1.200 m2 em Möhringen, Alemanha • Energia necessária com 3% e produção de energia solar com 14% 3.000 2.500 2.000 RETScreen fornecimento anual estimado energia solar (kWh) 1.500 RETScreen vs. dados monitorados de 10 sistemas domésticos de água quente em Guelph, Canadá 1.000 500 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 Fornecimento anual medido de energia solar (kWh)

17. Conclusões • Coletores sem revestimento, revestidos e tubo evacuado fornecem água quente para muitos usos em qualquer clima • Grande demanda de água quente, alto custo da energia e forte interesse da parte do operador/proprietário, são fatores importantes para o sucesso • RETScreen® 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 • RETScreen® realiza análise anual com cálculo dos recursos mensais e pode obter precisão comparável a modelos de simulação horária • RETScreen® pode gerar economia significativa no custo do estudo de viabilidade

18. Perguntas? Módulo de Análise de Projeto de Aquecimento Solar da Água RETScreen® International Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa Para informações adicionais consultar a página Web do RETScreen em www.retscreen.net