Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PEA-5730 Planejamento 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.