Tema 15

1. Escola Politécnica da Universidade de São PauloPEA-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.

2. 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.

3. Geografia e radiação solar • Latitude: Quanto maior a latitude (mais longe do Equador), menor será a incidência da radiação solar.

4. 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).

5. 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:

6. Média anual de insolação diária no Brasil (horas)Fonte: Atlas solarimétrico do Brasil. Editora universitária da UFPE, 2000. (ADAPTADO)

7. 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.

8. Principais estudos de disponibilidade energética da radiação solar no BrasilUFPE-CHESF-CRESESB INMET - UFSC

9. 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 Avaliação da Radiação Solar na Região administrativa de Araçatuba, pelos mapas anteriores :

10. 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.

11. 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.

12. Aplicações térmicas – concentrador solar • Custo da eletricidade gerada entre US$ 90,00 e US$ 280,00.

13. Aplicações térmicas – Aquecimento de Água • Ilustração de um sistema solar de aquecimento de água

14. 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.

15. 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. Custo do coletor solar e principais concorrentes (Folha de São Paulo - junho de 2004)Casa com 4 pessoas e 2 chuveiros

16. 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.

17. 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”).

18. 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 %

19. Irrigação e Bombeamento de Água

20. Sistema fotovoltaico de bombeamento de água para irrigação (Capim Grosso - BA) Sistema de bombeamento fotovoltaico - Santa Cruz I (Mirante do Paranapanema - SP) Sistema de bombeamento de água

21. Sistemas de bombeamento de água na região do Pontal do Paranapanema - SP

22. Próxima etapa: • Conclusão dos cálculos a partir dos dados coletados sobre a Região Administrativa de Araçatuba e das possibilidades de uso da energia solar.