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

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

2 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Objetivos Revisar conceitos básicos sistemas de Aquecimento Solar da Água (ASAg)Revisar conceitos básicos sistemas de Aquecimento Solar da Água (ASAg) Ilustrar considerações chave para análise de projeto ASAgIlustrar considerações chave para análise de projeto ASAg Apresentar RETScreen ® ASAg Modelo de ProjetoApresentar RETScreen ® ASAg Modelo de Projeto

3 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Água quente domésticaÁgua quente doméstica Calor de processoCalor de processo Aquecimento de piscinaAquecimento de piscina …mas também… Aumento da água quente armazenada Extensão da temporada de natação (aquecimento da piscina) O que fornece um sistema ASAg? Foto cedida por : Vadim Belotserkovsky Centro de Conferencias, Bethel, Lesotho Desenvolvimento de Moradias, Kungsbacka, Suécia Foto cedida por : Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden

4 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Componentes do Sistema ASAg Foto cedida por : NRCan Troca de calor Painel fotovoltaico Coletores solares Termosifão Circuito de aquecimento da água Água quente para casa Suprimento de Água fria Tubo de glicol de alimentação e retorno Caixa de junção Dreno de sedimento Água aquecida pelo sol Bomba de glicol Pré-aquecimento Tanque acumula Água Aquecida pelo sol Tanque padrão Diagrama esquemático de um sistema de aquecimento solar da água

5 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Coletor Solar sem Revestimento Baixo custoBaixo custo Baixa temperaturaBaixa temperatura EscarpadoEscarpado LeveLeve Aquecimento sazonal da piscinaAquecimento sazonal da piscina Baixa pressãoBaixa pressão Baixa eficiência com clima frio ou com ventosBaixa eficiência com clima frio ou com ventos Foto cedida por : NRCan Orificios para medição de vazão Canal de fluxo produz Fluxo constante através tubos Tubo do2o. distribuidor Entrada do canal Fluxo da piscina COLETOR SOLAR SEM REVESTIMENTO

6 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Coletor Solar de Prato Plano Revestido Custo moderadoCusto moderado Operação com temperaturas mais altasOperação com temperaturas mais altas Pode operar com pressão da água controladaPode operar com pressão da água controlada Mais pesado e mais frágilMais pesado e mais frágil Foto cedida por : NRCan Revestimento vidro Invólucro Placa de absorção Tubos ascendentes Distribuidor Isolação

7 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Coletores de Tubo Evacuado Custo mais altoCusto mais alto Sem perdas por convexãoSem perdas por convexão Temperatura altaTemperatura alta Climas friosClimas frios FrágilFrágil Instalação pode ser mais complicadaInstalação pode ser mais complicada Neve é apenas um pequeno problemaNeve é apenas um pequeno problema Foto cedida por : NRCan Foto cedida por : Nautilus Tubo Desenvolvido e Fabricado na China Vapor e líquido condensado no tubo de calor Placa de absorção Tubo de calor Tubo Evacuado

8 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Aquecimento Solar da Água em Vários Climas Para um sistema doméstico de aquecimento solar da água com 6 m 2 de coletor revestido, a demanda de 300 L/dia de água quentea 60ºC e 300 L armazenamento, a fração solar é:Para um sistema doméstico de aquecimento solar da água com 6 m 2 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 Beer-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 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Exemplos de Custos e Beneficios de Sistemas ASAg Sistema revestido ao longo do ano (w/armazenamento) La Paz, Bolivia 2,2 GJ/m 2 400$/m 2 Sistema de Tubo Evacuado (w/armazenamento) Copenhagen, Dinamarca 1,8 GJ/m $/m 2 0,15$/m 3 0,50$/m 3 0,05$/kWh 0,15$/kWh Piscina sem revestimento apenas no verão Montreal, Canadá 1,5 GJ/m 2 150$/m 2

10 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Considerações sobre Projeto de Aquecimento Solar da Água Fatores para um projeto bem sucedido: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 armazenamentoCarga 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 anoSistemas 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 reparosManutenção semelhante a qualquer sistema hidráulico, porém operador deve estar comprometido a atender à tempo tanto manutenção quanto reparos

11 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Exemplos: Austrália, Botswana e Suécia Sistemas Domésticos de Água Quente Em rede, necessita proprietário comprometidoEm 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 confiávelFora da rede ou onde fornecimento de energia não confiável Foto cedida por : Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden Foto cedida por : Vadim Belotserkovsky Foto cedida por : The Australian Greenhouse Office Sistema Termosifão, Australia Casa para equipe médica em Área Rural, Botswana Casas, Malmö, Suécia

12 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Exemplos: EUA e Canadá Sistemas de Piscinas Coletores sem revestimento baixo custoColetores 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 anoColetores revestidos para calor ao longo do ano Sistemas de filtragem servem como bombasSistemas de filtragem servem como bombas Foto cedida por : NRCan Foto cedida por : Aquatherm Industries/ NREL Pix Piscina, EUA Piscina Pública, Ontario, Canadá

13 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Exemplos: Grécia e Canadá Sistemas de Água Quente Comercial/Industrial Hotéis/motéis, apartamentos e edifícios de escritóriosHotéis/motéis, apartamentos e edifícios de escritórios Centros de saúde & hospitaisCentros de saúde & hospitais Lavagem de carros, laundromats, restaurantesLavagem de carros, laundromats, restaurantes Centros esportivos, escolas, Chuveiros em vestiáriosCentros esportivos, escolas, Chuveiros em vestiários Aquacultura, outras pequenas indústriasAquacultura, outras pequenas indústrias Foto cedida por : NRCan Foto cedida por : Regional Energy Agency of Crete/ISES Hotel, Agio Nikolaos, Creta Operação Aquacultura, British Columbia, Canadá

14 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – RETScreen ® Aquecimento Solar da Água Modelo de Projeto Análise mundial da produção de energia, custo do ciclo de vida e redução das emissões dos gases de efeito estufaAnálise mundial da produção de energia, custo do ciclo de vida e redução das emissões dos gases 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 modelos simulação horáriaApenas 12 pontos dados RETScreen ® vs modelos simulação horária Atualmente não cobertos: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 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Ver e-Manual Análise de Projeto de Energia Limpa: RETScreen ® Engenharia e Casos Capítulo de Análise de Projeto de Aquecimento Solar da Água RETScreen ® ASAg Cálculo de Energia Calcular variáveis ambientais, incluindo radiação solar no plano do coletor Calcular energia solar que pode ser coletada Método de Utilizabilidade Método f-Chart Outros cálculos: área sugerida do coletor, necessidade de bombeamento, etc.. Avaliar necessidade energética da piscina Calcular energia renovável despachada e necessidade de aquecimento auxiliar Água quente de serviço com armazenagem Água quente de serviço sem armazenagem Piscinas

16 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Exemplo de Validação do RETScreen ® ASAg Modelo de Projeto RETScreen ® comparado a: WATSUN para sistema de água quente doméstica em Toronto, Canadá:WATSUN para sistema de água quente doméstica em Toronto, Canadá: Fornecimento anual medido de energia solar (kWh) RETScreen fornecimento anual estimado energia solar (kWh) ENERPOOL para 48-m 2 piscina verão em Montreal, CanadaENERPOOL para 48-m 2 piscina verão em Montreal, Canada Energia necessária com 2% Dados monitorados de uma pscina de verão m 2 em Möhringen, AlemanhaDados monitorados de uma pscina de verão m 2 em Möhringen, Alemanha Energia necessária com 3% e produção de energia solar com 14% RETScreen vs. dados monitorados de 10 sistemas domésticos de água quente em Guelph, Canadá 4,1% Horas operação bomba (h) 0,1%8,018,02Energia fornecida (GJ) -0,5%19,7319,64Carga (GJ) -1,8%24,7924,34Radiação incidente (GJ) Dif.WATSUNRETScreen

17 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – Conclusões Coletores sem revestimento, revestidos e tubo evacuado fornecem água quente para muitos usos em qualquer climaColetores 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 sucessoGrande demanda de água quente, alto custo da energia e forte interesse da parte do operador/proprietário, são fatores importantes para o sucesso RETScreen ® calcula: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 horáriaRETScreen ® 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 viabilidadeRETScreen ® pode gerar economia significativa no custo do estudo de viabilidade

18 © Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 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


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