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PublicouKaíque Maysonet Alterado mais de 10 anos atrás
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MÉTODO PARA CÁLCULO DE GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA EM ÁREAS URBANAS
Mestranda: Isabel Tourinho Salamoni Orientador: Ricardo Rüther, PhD. Coorientador: Paulo Knob, Dr. Ing.
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
INTRODUÇÃO Brasil: problemas com relação a questões energéticas; Estratégia : aumentar a eficiência energética; Sistema Fotovoltaico: - causar menor dano ambiental; - próximo ao ponto de consumo. Conhecendo a capacidade de geração de uma planta fotovoltaica: - fonte geradora; - aumentar a capacidade da rede. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
OBJETIVOS Objetivo Geral - Análise entre consumo e geração: verificar o potencial de contribuição dos sistemas FV no suprimento de energia. Objetivos Específicos - Utilização de uma fonte renovável e próxima ao ponto de consumo; - Consumo energético em cada setor estudado; - Níveis de radiação, orientação e inclinação de forma a maximizar a quantidade de energia gerada pelo sol em função da área disponível; - Suficiência da área de cobertura; - Pico de demanda com geração FV. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
RADIAÇÃO SOLAR Hamakawa (2002): Total de radiação incidente na superfície da terra equivale a vezes mais do que a demanda mundial em todo o ano de 2002. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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TECNOLOGIAS Green (2003): Indústria FV – impulso crescente – 30 a 40% ao ano desde 1996. Crescimento da produção mundial FV (PV NEWS, 2004). INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
TECNOLOGIAS (GOETZBERGER et al.; 2002) INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
TECNOLOGIA: a-Si Anos 80: tecnologia em filmes finos; Fina camada de material semicondutor; Maior flexibilidade e variabilidade; Eficiência menor – independe da temperatura. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
TECNOLOGIA: c-Si Mais tradicional e dominante; Consolidou no mercado pela confiabilidade. Alto índice de eficiência; Eficiência duas vezes a-Si – depende da temperatura. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
TECNOLOGIA: CdTe Uma década – aplicações em calculadoras; Recente competidora a-Si e c-Si; Filmes finos – forma de placas de vidro; Atrativo estético. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
TECNOLOGIA: CIS Disselineto de cobre e Índio; Eficiências elevadas; Excelente aparência estética; Escassez dos elementos e toxidade. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
TECNOLOGIA: HIT Mais nova tecnologia; Avançadas técnicas de produção; Células cristalinas com camadas de silício amorfo; Maiores eficiência. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
NÍVEL DE PENETRAÇÃO Estudos realizados por Herig e Perez (2001) consideram níveis de penetração na ordem de 1 a 15%; Potência FV instalada com relação à demanda do setor; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
OBJETO DE ESTUDO Selecionadas duas capitais brasileiras: Florianópolis (SC) e Belo Horizonte (MG), com diferentes características: Construtivas; Consumo energético; Radiação solar; Latitude local; Clima. Selecionadas áreas urbanas denominadas setores: Comercial: vertical; Residencial: horizontal; Misto: Vertical e Horizontal. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS
Selecionados dois setores: residencial (Jurerê) e outro comercial (Centro). INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE
Selecionados três setores: central (Hiper Centro), outro residencial (Floresta) e outro misto (Santa Efigênia). INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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ANÁLISE DE SENSIBILIDADE AMOSTRAGEM
Calculada a área total de cobertura das edificação. Belo Horizonte: área das edificações cadastradas em um banco de dados área real. Florianópolis: medições manuais na planta de quadra área estimada amostragem. AMOSTRAGEM Dez edificações de forma aleatória: valores locados na planta de quadra; Média de área de cobertura real por edificação, média de inclinação, orientação e a média de área sombreada. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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PERCENTUAL DE SOMBREAMENTO
Programa lightscape: modelo tridimensional delimita a área sombreada por um elemento em diferentes épocas do ano. Maquetes eletrônicas locadas uma ao lado da outra: três períodos do ano, solstícios e os equinócios (junho, setembro e dezembro), considerando três horários: 09, 12 e 15 h (horários notáveis). INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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INCLINAÇÃO E ORIENTAÇÃO
Calculada a geração de energia FV produzida pelo sistema hipotético; Realizados três estudos de caso: 10 estudo: coberturas na horizontal; 20 estudo: coberturas com inclinação igual à latitude local e orientadas para o norte verdadeiro situação ideal; 30 estudo: considera as questões reais de inclinação, orientação e sombreamento das coberturas amostra. Existência de uma variação significativa entre os casos e quantificar; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CÁLCULO DE RADIAÇÃO E GERAÇÃO DE ENERGIA FV
Cidade de Belo Horizonte: mesmo valor da relação de variação entre real e ideal para a cidade de Florianópolis; Quantidade de radiação incidente no plano do painel (dados satélite horizontais) radiasol; - orientações Sul, Sudeste e Sudoeste: desconsideradas. Potência a ser instalada pelo sistema: Pcc = E/ Gpoa/ Nel Área requerida para a instalação da potência: Areq =Pcc/Eff INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CÁLCULO DE RADIAÇÃO E GERAÇÃO DE ENERGIA FV
Seis tecnologias FV comercialmente disponíveis: m-Si; CdTe; a-Si CIS; p-Si; HIT. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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TECNOLOGIAS UTILIZADAS
Eff depende da temperatura: recalculadas segundo NOCT. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS
Consumo energético de cada setor: um alimentador por setor; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS
Curvas de pico de demanda; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS
Quantidade de área de cobertura estimada; Radiação solar: Superfícies na horizontal (1º caso); Superfícies inclinadas a 27 graus e orientadas para o norte verdadeiro (2º caso); Superfícies com médias de orientação real e média de inclinação (3º caso). Percentual de suprimento do consumo; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS Setor Jurerê
Nível de penetração de 20%; Pico de geração FV: dia – pico da demanda: noite; Aquecimento solar: deslocaria o pico para o dia (BH já possui programa de GLD). INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS Setor Jurerê
Variação de 43% entre caso real e caso ideal: desconsideradas as orientações S, SE e SO; Auto suficiência – três tecnologias; Grande potencial de geração FV – área de cobertura disponível; Mini usina geradora: redução da sobrecarga da rede. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS Setor Centro
Nível de penetração de 20%; Pico de geração FV:dia – pico da demanda: dia Diminuição significativa da demanda: coincidência temporal (característica típica). INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE FLORIANÓPOLIS Setor Centro
Variação de 64% entre caso real e caso ideal: área comum ao condomínio; Não conseguiria a auto suficiência – conseguiria nível de penetração recomendável; Grande importância para a concessionária – auxiliando na redução da curva de carga; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE
Consumo energético de cada setor: mais de um alimentador por setor; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE
Curvas de pico de demanda; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE
INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE
INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE
Quantidade de área de cobertura real; Radiação solar: Superfícies na horizontal (10 caso); Superfícies inclinadas a 20 graus e orientadas para o norte verdadeiro (20 caso); Valor da relação entre caso real e caso ideal para o setor Centro da cidade de Florianópolis (30 caso). Percentual de suprimento do consumo. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Hiper Centro
Nível de penetração de 20%; Coincidência temporal (característica típica); Diminuição da curva demanda; Deslocamento do pico:incidência solar pequena e demanda alta – redução pouco intensa (5,5%). INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Hiper Centro
Melhor alimentador; Nível de penetração de 20%; Redução de 14%. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Hiper Centro
Variação de 64% entre caso real e caso ideal; Não conseguiria a auto suficiência – conseguiria nível de penetração recomendável; Grande importância para a concessionária – energia gerada, benefício ao sistema de T & D. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Floresta
Nível de penetração de 20%; Pico de geração FV:dia – pico da demanda: noite; Aquecimento solar:deslocaria o pico para o dia. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Floresta
Variação de 64% entre caso real e caso ideal; Conseguiria a auto suficiência (três tecnologias); Grande potencial de geração FV – área de cobertura disponível: mini usina geradora. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Santa Efigênia
Nível de penetração de 20%; Pico de geração FV:dia – pico da demanda: noite; Aquecimento solar:deslocaria o pico para o dia. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Santa Efigênia
Variação de 64% entre caso real e caso ideal; Não conseguiria a auto suficiência; Grande importância para a concessionária – energia gerada; Energia próxima ao ponto de consumo – evitando grandes percursos. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
CONCLUSÕES FINAIS Centros Urbanos : grande potencial de geração FV; Geração FV – inúmeros benefícios: eficiência energética geração de energia e economia; Florianópolis e Belo Horizonte: bons resultados em termos de geração de energia e redução da curva de carga; Contribuição do sistema FV: duas formas – redução da curva de carga (setores centrais) e mini usina geradora (residencial); INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
CONCLUSÕES FINAIS Mini usina geradora: energia complementar – não possuem área de cobertura disponível; Setores residenciais – horizontais-grande área de cobertura-pico noturno; Setores Centrais – verticais- área de cobertura reduzida – pico diurno; Setor Centro (Florianópolis): 12% da área de cobertura – 10% nível de penetração; INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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CONCLUSÕES FINAIS Setor Hiper Centro (Belo Horizonte): 10% da área de cobertura – 10% nível de penetração; Estudos nas duas regiões mostraram três casos de potencialidades – importância fundamental do estudo das características construtivas; Inclinação e orientação das coberturas: não são fatores limitantes.
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LIMITAÇÕES DO TRABALHO
Dificuldades na aquisição de informações (órgãos públicos); Florianópolis: valores precisos de área de cobertura – estudo mais elaborado – quantificar a margem de erro; Belo Horizonte: possui banco de dados referentes à área de cobertura; valores de corrente (alimentadores individuais) – descontinuidade – comprometem a precisão. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Análises para qualquer centro urbano – todas as capitais do Brasil (Nordeste) – potencial energético; Estudo preciso: metodologia de cálculo de sombreamento (cada hora do dia) – radiação varia; Edificações de caráter público (setores estudados): quanto de energia FV seria necessária e a economia para a concessionária local. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA APLICADA RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÕES
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FIM
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SETOR JURERÊ
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SETOR CENTRO
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