Centro Universit ario a´ rio de Araraquara - UNIARA Departamento de Ci ˆ Ci ˆencias enci as da Adminis Admi nistrac trac¸ ˜ ao e Tecnologia
Engenharia Engenharia El´ Eletrica e´ trica
´ ESTUDO DA VIABILIDADE TECNICA DA ˜ DA ENERGIA SOLAR TERMICA ´ UTILIZAC ¸ AO E FOTOVOLTAICA EM RESID ˆ ENCIAS.
CARLOS EDUARDO RIBEIRO
ARARAQUARA 2011
CARLOS EDUARDO RIBEIRO
´ ESTUDO DA VIABILIDADE TECNICA DA ˜ DA ENERGIA SOLAR TERMICA ´ UTILIZAC ¸ AO E FOTOVOLTAICA EM RESID ˆ ENCIAS. Trabalho de Conclus˜ao de Curso (TCC) apresentado ao Departamento de Ciˆencias encias da Administrac¸ao ˜ e Tecnologia, do Centro Universit´ario de Araraquara - UNIARA, como parte dos requisitos requis itos para obtenc¸ao ˜ do t´ıtulo ıtul o de Engenheiro Eletricista.
Orientador: Prof. Msc. Fernando A. de Andrade Sobrinho
Let´ıcia ıcia Bisinotto Bisinotto Co-orientador: Stela Let´
ARARAQUARA 2011
ii
´ Trabalho de Conclus˜ao ao de Curso sob o t´ıtulo ıtulo ”ESTUDO DA VIABILIDADE T ECNICA ˜ DA ENERGIA SOLAR T ERMICA ´ ˆ DA DA UTI UTILI LIZA ZAC C ¸ AO E FOTOVOLTAICA EM RESID ENCIAS.” ,
defendida por Carlos Carlos Eduardo Eduardo Ribeiro e aprovada aprovada em 11 de Novembro Novembro de 2011, em Araraquara, Araraquara, Estado de S˜ao ao Paulo, pela banca ban ca examinadora constitu´ıda ıda pelos pelo s professores: professores :
Prof. Msc. Fernando Ara´ujo de Andrade Sobrinho Sobrinho Orientador
Stela Let´ıcia ıcia Bisinotto Bisin otto Co-orientador
Prof. Adilson Massa Centro Universit´ario ario de Araraquara - Uniara
Nota
iii
` minha fam´ A fam´ ılia, que nos momentos de minha aus encia ˆ dedica dedicados dos ao estudo estudo super superior ior,, sempr sempree me apoiar apoiaram am e entender entenderam am que o futuro, futuro, e´ feito feito a part partir ir da cons consta tant ntee dedi de dica cacc¸ ao ˜ no presente e aos meus amigos, minha segunda fam´ fam´ ılia que os lac¸os ¸os de amizade constru´ constru ´ ıdos neste anos se tornem cada vez mais fortes!!!
iv
AGRADECIMENTOS
Aquele que me permitiu tudo isso, ao longo de toda a minha vida, e n˜ ao somente nestes ´ o maior mestre que uma pessoa pode anos como universit´ario, a` vocˆe meu DEUS, obrigado! Es ter e conhecer. Ao meu pai Carlos, que mesmo n˜ao ao mais estando ao meu lado ensinou a enfrentar as lutas e os desafios desta vida, ensinou me a ter car´ater ater e continuar sempre em frente, e a minha mae a˜ e Dolores que com sua simplicidade simpl icidade mostrou a todos que o amor e a dedicac¸ao ˜ podem fazer coisas maiores que o dinheiro, sempre se dedicou aos seus filhos e me serviu de exemplo, de luta, perseveranc¸a e conquistas. conquist as. Aos meus irm˜ i rm˜aos Ana Carla e Rafael Henrique agradec¸ o todo o amor, carinho, compreens˜ao e respeito. Agradec¸o ¸o a todos os professores, mestres nesta longa jornada transmitiram conhecimento co nhecimento e experiˆencias. encias. Em especial ao Prof. Fernando Fernando A. de Andrade Sobrinho orientador orientador deste trabalho, trabalho, a Professora Stela L. Bisinotto pela pel a co-orientac co-orien tac¸ao, ˜ ao Prof. Anderson Betiol pelo grande auxilio no uso uso da L A T E X e ao nosso nosso coord coordena enador dor Crist Cristian iano o Minot Minotti ti pelas pelas lutas lutas para para a melhor melhoria ia do nosso nosso curso. Aos amigos amigos da Blue abriram as as portas portas da energia energia solar solar e o horizont horizontee das ener energias gias Blue Sol Sol que me abriram renov´aveis. aveis. Tenho muito mais a agradecer e a muitas outras pessoas n˜ ao cito nomes para n˜ao ser injusto com todos que me auxiliaram at´ e aqui. Muito obrigado a todos! Carlos Eduardo Ribeiro
v
RESUMO
Os avanc¸ os tecnol tecno logicos, ´ o crescimento crescimento da economia e a constante preocupac¸ao ˜ com o meio ambiente, remete a uma preocupac preo cupac¸ao ˜ com a disponibilidade de energia e os impactos ambientais que as fontes tradicionais causar˜ ao para suprir esta necessidade crescente, como adequar a necessidade necessidade com a oferta de energia. energia. O uso de fontes alternativ alternativas as de energias como a energia solar podem suprir esta necessidade, neste trabalho ser´ a mostrado duas formas de utilizac¸ao ˜ de fonte fonte energ´ energ´etica, a energia solar t´ermica ermica utilizando o calor fornecido pelo sol para aquecimento de agua a´ gua para uso residencial, ou um fluido de trabalho para uso industrial. E a energia solar fotovoltaica que transforma a luz fornecida pelo sol em energia el´ etrica para os mais variados fins.Estas duas formas de aproveitamento do sol como fonte prim´ aria de energia, al´em em de garantir o acesso a energia em localidade remotas, quando utilizadas em localidades que j´ ja´ s˜ao ao atendidas pelas concession´ arias do setor el´etrico etrico podem suprir grande parte ou totalmente a demanda por eletricidade de uma residˆ encia, trazendo uma reduc¸ao ˜ consider´avel na conta e energia das residˆencias que dispuserem destes equipamentos. Al´ em do impacto direto na conta de energia da residˆencia, o uso deste sistemas tamb´em proporciona uma diminuic¸ao ˜ da carga sobre o sistema sistema el´etrico nacional, naci onal, diminuindo d iminuindo o investimento na ampliac ampl iac¸ao ˜ das redes de distribuic dist ribuic¸ao ˜ e na construc¸ao ˜ de novas usinas hidrel´etricas ou termoel´etricas, etricas, diminuindo a emiss˜ao ao de carbono e contribuindo para a preservac¸ao ˜ do meio ambiente. Palavras-chave: Energia Energia el´ eletrica, e´trica, energia alternativa, energia fotovoltaica, reduc¸ao ˜ do consumo, eficiˆencia encia energ´etica. etica.
vi
ABSTRACT
Advances Advances in technology, technology, economic growth growth and constant concern about the environment, environment, refers to a concern about the availability of energy and environmental impacts that cause traditional sources sources to meet this growing growing need, such as the need to adjust adjust the supply of energy energy. The use of alternative energy sources like solar energy can meet this need. So, his work will show two ways to use energy source, solar thermal energy energy using the heat supplied by the sun to heat water for residenti residential al use, or a fluid fluid work work for industrial industrial use. And the photov photovolta oltaic ic solar energy energy that turns the light provided by the sun into electrical energy for various purposes. These two ways of harnessing the sun as a primary source of energy, and ensure access to energy in remote locations when used in locations that are already served by utilities in the electricity sector can meet most or all of the electricity demand of a residence , bringing a considerable reduction in resident residential ial energy energy bill and their their possess possession ion of such equipment. equipment. Besides Besides the direct direct impact impact on the energy bill of the residence, the use of this system also provides a reduced load on the national national electri electrical cal system, system, reducin reducing g the inves investme tment nt in the expansi expansion on of distrib distributio ution n networks networks and building new power plants or power plants, reducing the emission of carbon and contributing to the environment preservation. Key-words: Electricity, alternative energy, photovoltaics, reducing consumption, energy efficiency.
vii
´ SUMARIO
Lista de Figuras
x
Lista de Tabelas
xii
Lista de Abreviaturas e Siglas 1
xiii
˜ O INTRODUC INTRO DUC ¸A
15
1.1
Contextualizac Contextualizac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
1.2
Justificativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
1.3
Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
1.4 1.4
Probl Problem emas as e Hip´ Hip´otese de Pesquisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
1.5
Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
2
FONTES DE ENERGIA
19
3
CONCEITO ENERGIA SOLAR
21
3.1
3.2
3.0.1
Disponibilidade da Energia Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
3.0.2
M´etodos etodo s de Captac¸a˜o da Energia Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
ENERGI ENERGIA A SOLAR SOLAR T E´ RMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
3.1.1
Sistema de Aquecimento Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
3.1.2
Classificac Classificac¸ao a˜ o de um sist sistem emaa de aque aqueci cime ment nto o sola solarr . . . . . . . . . . . .
26
3.1.3
Coletores Solares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
3.1. 3.1.4 4
Rese Reserv rvat´ at´orio T´ermicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
viii
3.2.1
Efeito fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
3.2. 3.2.2 2
Tipos ipos de c´elulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
3.2.2.1
Sil´ıcio monocristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
3.2.2.2
Sil´ıcio policristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
3.2.2.3
Sil´ıcio amorfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
3.2.3
Mo´ dulos fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
3.2.4
Caracter´ Caracter´ısticas ısticas el´etricas etricas dos m´odulos fotovoltaicos . . . . . . . . . . .
38
3.2.5
Baterias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
3.2.5.1 5.1
Caracter´ısti ı sticcas das das bater terias . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
3.2.5.2
Tipos de Baterias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
Controladores de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
3.2.6.1
Detalhamento das caracter´ısticas ısticas e func¸o˜es . . . . . . . . . .
42
Inversores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
3.2.7.1
Tipos de inversores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
3.2.7.2 7.2
Caracter´ısti ı sticcas do inversore ores . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
Tipos de sistema fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
3.2.8.1
Sistemas isolados - OFF GRID . . . . . . . . . . . . . . . .
47
3.2.8. 3.2.8.2 2
Sistem Sistemaa conecta conectado do a rede rede el´etrica - ON GRID . . . . . . . . .
47
3.2.6
3.2.7
3.2.8
4
5
ESTUDO DE CASO
51
4.1 4.1
Ener Energia gia Solar Solar T´ermica
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
4.2
Sistema solar fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
4.3
Calculo a´ lculo do novo consumo de energia el´ etrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
4.4
Custos de implantac¸ao ˜ e praz prazo o de reto retorn rno o do inv investi estim mento ento.. . . . . . . . . . . .
62
CON CONCLU CLUS ˜ AO
Refer ˆ Refer ˆencias
67 69
ix
Anexo A -- Relat o´ rio - software Dimensol
72
Anexo B -- Relat o´ rio - software Sunny Desgin
80
x
LISTA DE FIGURAS
Figura Figura 1
Fontes Fontes de energia energia obtenc obtenc¸ao, ao ˜ , usos usos,, vant vantag agen enss e desv desvan anta tage gens ns . . . . . . .
20
Figur iguraa 2
Plan lanisf´ isf´erio solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
Figura 3
Concentradores solares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
Figura 4
Sistema termossolar de pequeno porte . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
Figu Figura ra 5
Dese Desenh nho o esqu esquem´ em´ atico atico de um sistema sistema de aquecime aquecimento nto solar solar residenc residencial ial .
27
Figur Figuraa 6
Instal Instalac ac¸ao ˜ em Circulac Circul ac¸a˜o forc¸ ad ada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
Figura 7
Sistemas acoplados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
Figur Figuraa 8
Repre Represe senta ntacc¸ao ˜ esquem´atica atica de um sistema de aquecimento solar ope-
rando em circuito indireto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
Figura 9
Coletor Solar Plano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
Figura Figura 10
Ilustra Ilustracc¸ao ˜ do reservat´orio t´ermico em corte . . . . . . . . . . . . . . . .
31
Figura Figura 11
Corte Corte transve transversa rsall de uma c´elula fotovoltaica . . . . . . . . . . . . . . .
33
Figura 12
Efeito fotovoltaico fotovoltaico na junc¸a˜o pn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
Figur iguraa 13
C´elula lula de sil´ il´ıcio cio monoc onocrrista stalino lino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
Figur iguraa 14
C´elula de sil´ıcio policristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
Figur iguraa 15
C´elula de sil´ıcio amorfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
Figura 16
Painel solar fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
Figura Figura 17
Ligac Ligac¸oes ˜ das c´elulas elulas fotovoltaicas dentro do m´ odulo . . . . . . . . . . .
39
Figura 18
Formas Formas de ondas t´ıpicas ıpicas dos inversor inversores es monof´ monof´ a s i co s . . . . . . . . . . . .
45
Figur Figuraa 19
Cara Caracte cterr´ıstica ı sticass de inve invers rsore oress com difer diferen entes tes form formas as de onda onda . . . . . . .
48
Figura Figura 20
Configu Configurac rac¸ao ˜ b´asica ica de um sis sistem tema fotov tovolta ltaico ico. . . . . . . . . . . . . .
49
Figur iguraa 21
Diag Diagra rama ma de sist sistem emas as foto fotov volta oltaic icos os OFF GRID GRID . . . . . . . . . . . . .
49
xi
Figur iguraa 22
Diag Diagra rama ma de sist sistem emas as foto fotov volta oltaic icos os ON GRID . . . . . . . . . . . . . .
50
Figur Figuraa 23
Aquec Aquecim iment ento o de a´gua no setor residencial . . . . . . . . . . . . . . . .
52
Figura Figura 24
Impacto Impacto do aquecime aquecimento nto de agua ´ no setor el´etrico . . . . . . . . . . . .
53
Figur iguraa 25
Foto oto a´erea do local da instalac¸a˜o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
Figura Figura 26
Posic Posic¸ao ˜ da residˆencia encia em relac¸ao ˜ ao norte geogr´afico. . . . . . . . . . .
56
Figura Figura 27
Insolac Insolac¸ao ˜ m´edia edia na cidade de Ribeir˜ao Preto. . . . . . . . . . . . . . . .
58
Figura Figura 28
Esquema Esquema de montage montagem m dos pain´ eis no telhado. . . . . . . . . . . . . . .
59
Figura Figura 29
Compar Comparac ac¸ao ˜ no consumo de energia com e sem SAS m´ edia anual. . . .
60
Figura Figura 30
Produc Produc¸ao a˜ o de ener energi giaa pelo pelo SAS SAS ao long longo o dos dos mese mesess do ano. ano. . . . . . . .
61
Figura Figura 31
Produc Produc¸ao a˜ o de energia el´etri e trica ca pelo pelo SF ao long longo o dos dos mese mesess do ano. ano. . . . .
61
Figura Figura 32
Novo Novo consum consumo o de energi energiaa projeta projetado do em em cada cada mˆ es do ano . . . . . . . .
62
Figura Figura 33
Tarifas arifas para para o forne fornecim cimento ento de ener energia gia el´ el´ etrica. . . . . . . . . . . . . . .
63
Figura 34
Orc¸amento ¸ament o referente a instalac¸ao ˜ dos sistema de aproveitame aproveitamento nto de enerener-
gia solar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
Figur iguraa 35
C´alculo do investimento na instalac¸a˜o do SAS . . . . . . . . . . . . . .
65
Figur iguraa 36
Gr´afico afico retorno reto rno do investimento na instalac i nstalac¸a˜o do SAS . . . . . . . . . .
65
Figur iguraa 37
C´alculo do investimento na instalac¸a˜o do SF . . . . . . . . . . . . . . .
66
Figur iguraa 38
Gr´afico afico retorno reto rno do investimento na instalac i nstalac¸a˜o do SF . . . . . . . . . . .
66
xii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1
Fontes Geradoras de Energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
Tabela abela 2
Classifi Classificac cac¸a˜o quanto ao porte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
Tabela abela 3
Consu Co nsumo mo de energ energia ia na residˆ residˆ encia nos u´ ltimos treze meses . . . . . . .
59
xiii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
• ABNT - Associ Ass ociac ac¸ao a˜ o Brasileira de Normas T´ecnicas ecnicas • ANEEL - Agˆencia encia Nacional de Energia El´etrica • CA - Corrente Alternada • CC - Corrente Corren te Cont´ınua ınua • CRESESB - Centro de Referˆencia encia de energia solar e e´ olica olica S´ Sergio e´ rgio de Salvo Brito • GAP - Valor Valor limite de energia energia necess´ necessario ´ para o in´ıcio ıcio de conduc cond uc¸ao ˜ el´etrica. etrica. • GREEN - Grupo de Estudo em Energia • GTES - Grupo de Trabalho de Energia Solar • H z - Hertz • IGBT - Insulated Gats Bipolar Transistors Transistors (Transistor (Transistor bipolar de porta dupla) • kW - kilo-Watts • LV D - Low Voltage Disconnect (Desconex˜ao por baixa tens˜ao) • MPPT - Maximum Power Point Track (Seguidor do ponto de m´axima potˆencia) encia) • NBR - Deno D enomin minac ac¸ao a˜ o de norma t´ecnica ecnica • OFFGrid - Sistema Fotovoltaico Fotovoltaico isolado da rede el´etrica etric a de distribuic dist ribuic¸ao ˜ • OnGrid - Sistema Fotovoltaico Fotovoltaico conectado a rede el´ etrica etric a de distribuic dist ribuic¸ao ˜ • Pay − Back - Tempo decorrido entre o investimento inicial e o momento no qual o lucro l´ıquido ıquido acumulado acumu lado se iguala ao valor desse investimento. • PCU encia) PCU - Power Conditioning Unit (Unidade de controle de potˆ • PUC - Pontificia Pontificia Universidade Universidade Cat´ Catolica ´ • PWM Puls e Walve Walve Modula M odulation tion (Modul (M odulac ac¸ao ˜ por pulso de onda) PW M - Pulse
xiv
´ • SAS - Sitema de Aquecimento de Agua • SCR - Silicon control rectifier rec tifier (Retificadores controlados de sil´ıcio) ıcio) • SF - Sistema Fotovoltaico • T I R - Taxa Interna de Retorno • V PL - Valor Presente Presen te L´ıquido ıqui do • W h - Watts hora
15
1
˜ INTRODUC ¸ AO
1.1
Contextualizac¸ ˜ ao A procura por formas limpas e renov´aveis de gerar energia nunca recebeu tanta atenc¸ao ˜
e investimento investimento como agora. Essas iniciativas iniciativas cresceram cresceram mais de 60% em 2007 em relac¸ao ˜ a 2006 em todo mundo, movimentando US$ 150 bilh˜oes em 2007 (PROGRAMME; LTD. , 2008), e este crescimento superou, pela primeira vez, a expans˜ ao do uso de d e combust´ıveis ıveis fosseis ´ na Europa e nos Estados Unidos. Embora algumas t´ecnicas ecnic as de gerac¸ao ˜ de energia atrav´es de fontes renov´avei a veiss j´a estejam em est´agio agio avanc¸ado, ¸ado, como a do d o etanol, boa parte dos projetos projet os sao ˜ apostas em tecnologias experimentais experimentais e ainda sem viabilidade econˆ omica. O Brasil tem 71,98% (ANEEL, 2011) de sua energia proveniente de fontes renov´ aveis, enquanto no resto do mundo a m´edia e´ de 18%. O pa´ıs ıs domina d omina como nenhum outro o utro a gerac¸ao ˜ de etanol etano l combust´ com bust´ıvel, ıvel, alem ´ de ter grande experiˆencia encia com usinas hidrel´etricas, de onde vˆem mais de dois do is terc¸os ¸o s da eletricidade nacional (ANEEL, 2011). Embora tenha condic¸oes ˜ clim´aticas aticas para avanc¸ar ¸ar em outras outr as tecnologias, tecnolog ias, como as energias eolica ´ e solar, os resultados ainda s˜ ao modestos e, com a descoberta descoberta das gigantescas reservas reservas de petroleo ´ do pr´e-sal, e-sal, especialistas temem que elas fiquem em segundo plano. No resto do d o mundo, a queda do prec¸o ¸o do petroleo ´ tamb´em em preocupa os ambientalistas, ambientalistas, que advertem para a reduc¸ao ˜ nos investimentos nas energias renov´ aveis. aveis. Ainda Ainda assim, assim, os maiores poluidores do mundo, Estados Unidos e China, tˆem puxado a expans˜ao ao dos combust´ combus t´ıveis ıveis renov´aveis. aveis. O pa´ıs ıs asi´ asiatico ´ duplicou, pelo quinto ano consecutivo, sua capacidade de gerar energia e´olica. Os americanos americanos apostaram em novas novas tecnologias de etanol etanol e em outras menos tradicionais, tradicionais, como a Bloom Box, uma esp´ecie ecie de pilha que usa o ar para gerar energia continuamente que abriu uma nova perspectiva no setor. Em um pa´ıs ıs de dimensoes ˜ continentais como o Brasil, em que 15% das casas n˜ ao possuem acesso a rede el´etrica (GTES, 2008), o uso de energias energias alternativas alternativas poder´ a suprir esta deficiˆencia encia em areas a´ reas remotas, e tamb´em em pode vir a reduzir significativamente o consumo de energia em residˆencias encias localizadas nos grandes centros e com f´ acil acesso a rede el´etrica. etrica.
16
S˜ao a o denomi denominad nadas as ener energia giass alter alternat nativ ivas as todas todas as fonte fontess de ener energia giass que n˜ aos˜ao a o se enqua enquadra dram m nas fontes mais comuns de energia como, petr´ oleo, carv˜ao ao mineral e as tradicionais usinas geradoras de energia el´etrica como as hidrel´etricas etricas e as nucleares. nucleares. As fontes mais comuns comuns de energia alternativas s˜ao: e´olica, olica, solar fotovoltaica, fotovoltaica, solar termica ´ e biomassa. biomassa. Neste trabalho ser´a realizado realizado um estudo da utilizac¸ao ˜ da energia solar, na forma solar termica, e´ rmica, que utiliza coletores solares que absorvem o calor fornecido pelo sol, para o aquecimento de agua a´ gua a ser utilizada em duchas, banheiras, lavabo,piscinas e cozinha. E da energia fotovoltaica, fotovoltaica, que utiliza o efeito fotoel´ etrico provocado em certos materiais semi-condutores. Ao final do trabalho ser´a expos exposta ta a viabi viabilida lidade de t´ecnica ecnic a da d a utiliza ut ilizacc¸ao ˜ da energia solar t´ermica e fotovoltaica, que pretende alcanc¸ar ¸ar uma reduc¸ao ˜ no consumo mensal de energia el´etrica na residˆencia. encia.
1.2 1.2
Justi Justific ficat ativ iva a As residˆencias encias consomem cerca de 24% (GREEN/PUC-MINAS , 2008) de toda a energia ge-
rada no pa´ p a´ıs ıs com forte tendˆ tendencia enci ˆ a de aumento aumento.. A cresce crescente nte demanda demanda por energia energia el´ etrica e os constantes apag˜ oes colocam em d´uvida a atual matriz energ´ etica brasileira e a sua capacidade de atender ao crescimento econˆ omico que vive o pa´ıs. ıs. O uso de fontes renov´aveis de energia, energia, amplamente amplamente utilizadas utilizadas em outros pa´ıses, ıses, pode ser uma alternativa para equilibrar a demanda com a gerac g erac¸ao, ˜ tornando as residˆencias mais eficientes e parcialmente auto-sustent´ aveis em relac¸ao a˜o a` energia el´etrica, etrica, al´em em de diminuir o impacto do seu consumo no sistema interligado nacional. A energia solar e´ a fonte de energia energia mais antiga dispon´ıvel ıvel na Terra. O aproveitamento aproveitamento da energia gerada pelo Sol e´ praticamente inesgot´avel, tanto como fonte de calor quanto de luz. E´ hoje, sem sombra de d´uvidas, uma das alternativas energ´eticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milˆenio, por se tratar de uma fonte n˜ ao poluente e renov´avel.
1.3 1.3
Obje Objeti tiv vos Este trabalho tem com objetivo analisar a viabilidade t´ ecnica ecnic a da utilizac util izac¸ao ˜ de energia solar
termica e´ rmica e fotovoltaica para fins de aquecimento de agua ´ e gerac¸ao ˜ de energia el´etrica, com vistas vist as a reduc¸ao ˜ do consumo de energia el´ etrica, etric a, gerando ger ando reduc¸ao ˜ na conta de energia el´etrica e redu re ducc¸ao a˜ o na carga no sistema de distribuic¸ao ˜ regional de energia el´etrica.
17
Este trabalho tem como um objetivo secund´ ario buscar um aprendizado aprendizado sobre sustentabilisustentabilidade e eficiˆencia encia energ´etica residencial, o que pode n˜ao s´o contribuir com a oferta de energia, mas tamb´em em diversificar a matriz energ´etica brasileira brasileira tornado-a tornado-a ainda mais limpa limpa e sustent´ sustent´ avel.
1.4 1.4
Prob Proble lema mass e Hip Hipotese o´ tese de Pesquisa Devido a` constante necessidade de energia da humanidade, se faz necess´ ario atender esta
crescente crescente demanda por energia energia nos tempos modernos. Com o aumento da populac¸ao ˜ e o do consumo de energia el´etrica etrica (GOLDEMBERG , 1979), a disponibilidade de eletricidade est´ a diminuindo minuindo e se tornando tornando escassa escassa e com custo cada cada vez mais alto. alto. O consumo consumo em residˆ residˆ encias representa hoje 24% (GREEN/PUC-MINAS , 2008) de toda a energia gerada no Brasil, mas com a facilidade de acesso a eletrodom´ esticos este percentual est´ a em alta, comprometendo ainda mais a disponibilidade disponibilid ade de eletricidade el etricidade em nosso pa´ıs. ıs. Embora o Brasil disponha de imenso potencial hidrogr´ afico a distˆancia ancia dos centros geradores aos distribuidores distribuidores e os impactos ambientais (alagamentos, (alagamentos, destruic¸ao ˜ de eco-sistemas, mudanc¸a ¸a no habitat da fauna e dano permanente a` flora) e sociais (destruic¸ao ˜ de vilas ribeirinhas, mudanc¸as ¸as na densidade dens idade demogr demo gr´ afica ´ de areas a´ reas isoladas), is oladas), causados pela utilizac ut ilizac¸ao ˜ deste tipo de gerac¸ao ˜ podem inviabilizar inviabilizar novos empreendimentos, empreendimentos, como usinas hidrel´ hidreletricas. ´ Como garantir a oferta e disponibilidade disponibilidade de energia em residˆ encias com o aumento populacional e de consumo cada vez maiores? Este fato cria a necessidade de utilizar outras fontes de energia, energia, que possam possam ser utiliza utilizadas das pr´ oximo aos grandes grandes centros consumidores consumidores e que n˜ nao ˜ causem grandes impactos ambientais. ambientais. Parte-se da premissa de que a utilizac¸ao ˜ de fontes alternativas de energia, tal como a energia solar (ORDENES et al. , 2007), 200 7), dispon´ disp on´ıvel ıvel em todo o pais pa is com c om altos al tos ´ındices ındi ces de d e insol i nsolac ac¸ao ˜ anual (TIBA, 2001) possam suprir esta carˆencia energ´etica garantindo o fornecimento a crescente demanda sem provocar danos ao meio ambiente.
1.5 1.5
Meto Metodo dolo logi gia a Para atingir os objetivos ser´ a feita uma an´alise alise do estado da arte que incluir´a um estudo
sobre os produtos dispon´ dispon´ıveis ıveis para estas tecnologias, tecnologias, para posterior realizac realizac¸ao ˜ de estudo de caso que q ue deve d eve considerar a reduc redu c¸ao ˜ no consumo de energia em uma residˆencia com a utilizac util izac¸ao ˜ desta duas formas de aplicac¸ao ˜ da energia fornecida pelo sol As principais etapas a serem desenvolvidas desenvolvidas neste trabalho s˜ ao:
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1. Estudo do referencia referenciall te´orico. 2. Aplicac Aplic ac¸ao a˜ o dos sistemas solar t´ermico ermico e solar fotovoltaico fotovoltaico em uma residencia ˆ uni-familiar, localiza localizada da em Ribeir˜ Ribeir˜ao Pret Preto o com area ´ constru´ constru´ıda ıda de 75m2 em que resid residem em quatr quatro o adult adultos. os. 3. C´alculo alculo do sistema de aquecimento de agua, a´ gua, coletores e reservat´orio t´ermico ermico de acordo com a NBR-15569 de 2008 e utilizando se do software “DIMENSOL”, desenv desenvolvido olvido pela PUC-Minas. 4. C´alculo alculo do sistema solar fotovoltaico, painel fotovoltaico e inversor de frequˆ encia, utilizando se do software “SUNNY DESIGN” que leva em considerac¸ao ˜ a localizac local izac¸ao ˜ do im´ imovel o´ vel e as caracter´ısticas ısticas dos equipamento equi pamento utilizados. uti lizados. 5. Elaborac Elabo rac¸ao a˜o de orc¸ amento ament o para a aquisi a quisicc¸ao ˜ dos equipamentos, equipamentos, junto a empresa deste ramo de atividade. 6. Com os dados da gerac¸ao ˜ de energia energia pelo sistema fotovoltaico fotovoltaico e a reduc¸ao ˜ de consumo gerada pelo sistema solar t´ ermico verificar o impacto destes sistema no consumo mensal de energia el´etrica etrica na residˆencia. encia. 7. Conclus Conclusoes ˜ quanto quanto a viabilid viabilidade ade t´ecnica do sistema bem como a amortizac¸ao ˜ dos mesmos ao longo do tempo.
19
2
FONTES NTES DE ENERG NERGIIA
Utilizando Utili zando a acepc ac epc¸ao ˜ mais comum “energia como capacidade de produzir trabalho” podese distingu distinguir ir tres ˆ grupos de fontes energ´eticas classificadas segundo as suas fontes, conforme tabela 1. Tabela 1: Fontes Geradoras de Energia Conve onvenc ncio iona nais is
N˜ao Convencionais ou Alternativas
Ex´ oticas
Petr´oleo G´as Natural Carv˜ao Hidroeletrecidade Biomassa
Mare´ s Ventos Ondas Xisto Geotermica e´rmica Fiss˜ao ao Nuclear Solar T´ermica ermica Solar Fotovoltaica
Energia Solar (Produzida no Interior do Sol) Calor dos Oceanos Fusao ˜ Nuclear
Fonte: Apostila de sistemas el´etricos etricos de potˆencia encia II - CEFETES, 2005.
Excluindo as fontes convencionais citadas na tabela 1, temos com fontes alternativas mais interessantes dispon´ıveis ıveis em nosso pa´ıs: ıs: as mar´ mares, ´ os ventos, ventos, as ondas ondas e a solar solar.. A figura figura 1 mostra as principais fontes fontes de energia, seus usos, as vantagens e as desvantagens. desvantagens. Tendo por base estas e stas informac infor mac¸oes ˜ a escolha da energia solar se deve a sua alta disponibilidade em todo o territ´orio brasileiro e ao fato da mesma n˜ao ao estar restrita a existˆencia encia de rede de distribuic¸ao. ˜
20
Figura 1: Fontes de energia obtenc ob tenc¸ao, ˜ usos, vantagens vantagens e desvantagens desvantagens Fonte: Almanaque Abril - CD Rom, 1999
21
3
CONC CONCEI EIT TO ENER ENERGI GIA A SOLA SOLAR R
Estima-se em alguns bilh˜oes de anos o tempo necess´ ario para o esgotamento esgotamento da energia solar. A manuten manu tencc¸ao ˜ da vida vida na Ter Terra ra s´o poder´a ser conseguida conseguida mediante a diminuic diminuic¸ao ˜ da poluic¸ao ˜ tanto tanto t´ termica e´ rmica quanto qu anto qu´ımica. ımica. Para evitar estes males uma das soluc¸oes ˜ seria o aproveitamento aproveitamento da energia solar que e´ gratuita, atinge todos os recantos da Terra e n˜ ao produz prod uz polui p oluicc¸ao, ˜ uma vez que j´a est´a inserida na pr´opria natureza (LUIZ, 1985). A intensidade de um feixe feixe de luz e´ definida como o fluxo m´edio edio de energia eletromagn´etica por unidade de tempo; ou seja, a intensidade intensidade luminosae´ a potˆencia encia m´edia edia da luz por unidade de area. a´ rea. Denomina-se constante solar a intensidade luminosa m´edia dos raios solares no topo da atmosfera atmosfera terrestre terrestre (LUIZ, 1985). Designando a constante solar por I o , temos: I o = 118cal /cm2 .h
(3.1)
I o = 1, 96W /cm2 .min
(3.2)
ou ent˜ao, ao,
No Sistema Internacional, (LUIZ, 1985) e (PALZ, 1981) a constante solar possui o seguinte valor: I o = 1360W /m2
(3.3)
Para obtermos a potˆencia encia total PT da luz solar incidente sobre a Terra (LUIZ, 1985), basta fazer o seguinte c´alculo: 2 PT = I o .(π . R RT )
(3.4)
onde RT e´ o raio da Terra. Sabemos que RT = 6, 37 x106 m substituindo RT na express˜ao anterior e usando u sando a equac eq uac¸ao ˜ 3.4, encontraremos encontraremos o seguinte valor valor aproximado para a potencia ˆ total da luz
22
solar incidente sobre a Terra (LUIZ, 1985). PT = 1, 73 x1017W
(3.5)
A equa eq uacc¸ao a˜ o 3.5 fornece a potˆencia encia total total incident incidentee sobre sobre a Terr Terra. a. Entreta Entretanto, nto, esta esta potˆ enci enciaa n˜ao ao e´ integralmente integralmente absorvida pela Terra. Terra. Verifica-se erifica-se que em media ´ 35% desta potˆencia e´ refletida e retorna para o espac¸o ¸o (LUIZ, 1985). 1985). Portant Portanto, o, para sabermo sabermoss a potˆ encia total da luz solar absorvida pela p ela Terra, basta multiplicar multipl icar o resultado resul tado da equac¸ao ˜ 3.5 por 0,65, ou seja: PT = 1, 13 x1017W
(3.6)
onde PT e´ a potˆencia encia total da luz solar absorvida pela Terra. Terra. O aproveitamento da energia solar possui muitas mui tas vantagens em relac¸ao ˜ a outras formas de energia dispon´ disp on´ıveis. ıveis. As principais princi pais vantagens sao ˜ as seguintes: A- A energia solar n˜ao ao produz prod uz poluic polu ic¸ao ˜ t´ermica ermica ou qu´ımica. ımica .
em de ser dispon´ıvel ıvel em grande escala, trata-se de uma fonte renov´ avel praticamente B- Al´em inesgot´avel. avel. ˜ da energia energia solar solar, os disposit dispositiv ivos os auxiliares auxiliares nao ˜ possuem partes C- Em diversas aplicac¸oes moveis, o´ veis, o que significa uma consider´avel simplificac simpl ificac¸ao ˜ t´ecnica. ecnica. D- Normalmente a tecnologia envolvida para o seu aproveitamentoe´ bastante simples e est´a ao
alcance de d e todos os pa´ıses, ıses, principalmente pri ncipalmente os subdesenvolvidos. E- Os raios solares sol ares atingem todas to das as partes da superf´ıcie ıcie e da atmosfera da terrestre, sendo que
o uso da energia e´ particularmente importante importante em regioes ˜ de dif´ d if´ıcil ıcil acesso. acess o. Por causa da inclinac¸ao ˜ dos raios raios solare solares, s, e´ facil a´ cil veri verific ficar ar que a energ energia ia solar solar e´ mais acess´ acess´ıvel ıvel para os pa´ıses ıses tropicais em desenvolvime desenvolvimento. nto. Examinando-se Examinando-se o planisf´ erio, figura 2, observa-se imediatamente que o Brasil e´ o maior mai or e maias populoso entre os pa´ıses ıses tropicais que possuem maior disponibilidade de energia solar. De acordo com estimativas feitas por Luiz e Santos (1972), existe no Brasil uma disponibilidade m´ edia anual de energia solar dada por aproximadamente:
W = 2, 5 x102 2cal = 1023 J
(3.7)
23
Figura 2: Planisf´erio erio solar Fonte: - ultimo u´ ltimo acesso em 03/04/2011. 03/04/2011.
A energia m´edia edia anual anual consumid consumidaa no mundo mundo intei inteiro ro vale vale aproxima aproximadam damente ente 2, 5 x105 J (LUIZ, 1985). Portanto, Portanto, a energia solar incidente sobre o Brasil durante um ano seria suficiente para suprir a energia m´edia consumida pela humanidade durante um ano. 3.0.1 Disponibili Disponibilidade dade da Energia Energia Solar
Inicialmente, vamos determinar a energia solar incidente por unidade de area ´ horizontal, tendo em vista a posic¸ao ˜ do d o Sol na el´ e l´ıtica ıtica e despreza des prezando ndo a absorc abs orc¸ao ˜ terrestre. Seja I o a energia incide incidente nte por unidad unidadee de area are ´ a horizont horizontal al ortogona ortogonall a` direc¸ao a˜ o da radiac¸ao a˜ o (por (por unid unidad adee de temp tempo) o).. Quando a normal a` superf´ superf´ıcie ıcie plana faz uma angulo ˆ i com o feixe incidente, a intensidade I resultante sobre esta superf´ s uperf´ıcie ıcie e´ dada por:
I = I o .cosi
(3.8)
onde I O e´ a intensidade do fluxo energ´etico para i = 0, ou seja, para uma incidˆencia ortogonal ao plano. i da relac Considerando Considerando uma superf´ superf´ıcie ıcie horizontal, horizontal, o angulo ˆ rel ac¸ ao a˜ o 3.8 e´ igual ao angulo aˆ ngulo de
24
decl de clin inac ac¸ao a˜ o solar δ . A quantidade quantidade total de energia energia solar incidente por unidade unidade dearea ´ horizontal, no intervalo de tempo hs0 , pode ser calculado mediante a integral:
I total t otal =
hs0
o
i(h).dh
(3.9)
Para calcular a energia total incidente numa certa area ´ basta multiplicar o valor anterior pela area a´ rea considerada. considerada. A integral da equac¸ao ˜ 3.9 tamb´em em e´ utilizada para se obter as horas de insolac¸ao ˜ de uma localidade. Estes valores encontram-se encontram-se dispon´ıveis ıveis no Atlas Solarim´etrico etrico do Brasil Banco de Dados Terrestres publicado em 1993 pelo CRESESB. Tamb´em em pode ser obtido obtido a energia energia solar solar dispon dispon´´ıvel ıvel em cada regi˜ regi˜ ao utilizando-se da localizac¸ao ˜ geogr´afica, afica, latitudeelongitude, acessando acessando os seguintes enderec¸os ¸os eletrˆ onicos: > e
3.0.2
Metodos e´to dos de Capt C aptac ac¸ ˜ ao da Energia Solar
Os m´etodos etod os de d e captac c aptac¸ao ˜ de energia solar classificam-se em: • Dire Direto: to: Quan Quando do h´a apenas uma transformac¸ao ˜ para fazer da energia solar um tipo de energia utiliz´avel pelo homem. Exemplos: Exemplos: -A energia solar atinge uma c´elula fotovoltaica criando eletricidade. -A energia solar so lar atinge uma superf´ıcie ıcie escura e e´ transformada em calor. • Indiret Indireto o quando quando e´ necess´aria aria mais mai s do que uma transformac tran sformac¸ao ˜ para que surja energia utiliz´avel. avel. Exemplo: Exemplo: - Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol. Neste trabalho ser´a utilizado ut ilizado apenas ap enas exemplos de utilizac uti lizac¸ao ˜ de energia solar diretos, que ser˜ao ao descritos a seguir.
3.1 3.1
´ ENER ENERGI GIA A SOLA SOLAR R TERMICA A energia solar t´ermica possui possu i uma ampla gama de aplicac¸oes ˜ que abrangem processos de
aquecimento de agua, a´gua, ar e refrigerac¸ao. ˜ Incluem-se tamb´em, em, neste caso processos de m´edia e
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alta temperaturas temperaturas que utilizam concentradore concentradoress solares. A figura 3 mostra alguns exemplos exemplos de concentradores solares.
Figura 3: Concentradores Concentradores solares Fonte: ultimo ´ acesso em 07/09/2011.
3.1.1 Sistema Sistema de Aquecim Aquecimento ento Solar Solar
Um sistema de aquecimento aquecimento solar, mostrado mostrado na figura 4, pode ser dividido basicamente basicamente em trˆ tres eˆ s sub-sistemas, discutidos a seguir. ıdo de trabalho a ser aqueA. Capt Ca ptac ac¸ ˜ ao Composto pelos coletores solares onde circula o flu´ıdo cido, as tubulac¸oes ˜ de interligac¸ao ˜ entre os coletores e entre a bateria de coletores e o reservat´orio t´ermico ermico e, no caso de instalac ins talac¸oes ˜ maiores, a bomba hidr´aulica. No Brasil, o flu´ıdo ıdo de d e trabalho trabal ho normalmente no rmalmente utilizado ut ilizado e´ a agua. a´ gua. B. Armazenamento Armazenamento Seu componente principal e´ o reservat´orio t´ermico, ermico, al´em em de uma fonte
complementar complementar de energia, como eletricidade ou g´ as, que garantir´a o aquecimento aquecimento auxiliar em per´ıodos ıodos chuvosos, de baixa insolac¸ao ˜ ou quando ocorrer um aumento eventual do consumo de agua a´ gua quente. C.Consumo Compreende Compreende toda a distribuic distribuic¸ao ˜ hidr´ hidr´aulica aulica entre entre o reserv reservat´ at´orio orio t´ermi e rmico co e os pont pontos os
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Figura 4: Sistema termossolar termossolar de pequeno porte Fonte: Curso de captac¸ ao a˜ o em aquecimento solar - Abrava.
de consumo, inclusive o anel de recirculac recirculac¸ao ˜ quando necess´ario. E´ tamb´em em conhecido como circuito ins talac ac¸ao. a˜o. circuito secund ario ´ ´ da instal
3.1.2
Classificac¸ ˜ ao de um sistema de aquecimento solar
Um esboc esb oc¸ o da instal ins talac ac¸ao ˜ termossolar b´asica asica para aquecimento de agua ´ em uma residˆencia encia unifamiliar pode ser visto na figura 5. Os sistema de aquecimento aquecimento solar podem ser classificados de quatro formas: 1. Porte A definic defin ic¸ ao a˜ o de porte de uma instalac¸ao ˜ de aquecimento solar est´ a intrinsecamente associado ao volume di´ario de agua a´gua a ser aquecida aq uecida e as caracter´ısticas ısticas da edificac¸ao ˜ onde o sistema ser´a instalado. instalado. De maneira maneira geral, geral, quanto quanto ao porte porte pode-se classifi classificar car como mostrado na tabela 2. 2. Circ Ci rcul ulac ac¸ ˜ ao A. Inst In stal alac ac¸ ˜ ao Solar Sola r em Circulac Circul ac¸ ˜ ao Natural Atual Atualme mente nte no Brasi Brasil, l, grande grande parte parte dos sissis-
temas de aquecimento solar em funcionamento s˜ao residencias, de pequeno porte e operam opera m por po r circula ci rculacc¸ao ˜ natural (termossif˜ao). ao). Nesse caso, a circulac¸ao ˜ da agua a´ gua nos
27
Figura 5: Desenho esquem´atico de um sistema de aquecimento solar residencial Fonte: Curso de captac¸ ao a˜ o em aquecimento solar - Abrava.
Tabela 2: Classificac Classi ficac¸ao ˜ quanto ao porte Inst In stal alac ac¸a˜ o
Volume Dia´rio
Tipo
Pequeno porte M´edio e dio port portee Grande porte
V < 1500litros 1500 1500litros < V < 5000litros V > 5000litros
Termossif˜ao ao Circu Cir cula lacc¸ ao a˜o Forc For c¸ ada ad a Circu Cir cula lacc¸ ao a˜o Forc For c¸ ada ad a
Fonte: Curso de captac¸ ao a˜ o em aquecimento solar - Abrava.
tubos tubo s de distribuic dist ribuic¸ao ˜ dos coletores e´ promovida pro movida apenas apen as pela p ela diminuic¸ao ˜ de sua densidade, devido devido ao ao aquecimento aquecimento da agua ´ nos coletores solares, efeito conhecido como termossif ao ˜ ˜ .
B. Instal Ins talac ac¸ ˜ ao Solar Sola r em Circulac Circul ac¸ ˜ ao Forc Fo rc¸ ada ou o u Bombea B ombeada da Neste caso, a circulac¸aodo ˜
flu´ıdo ıdo de trabalho atrav´es es do circuito prim´ario da instalac inst alac¸ao ˜ e´ promovid pro movidaa pela pel a ac¸ao ˜ de uma bomba hidr´aulica, aulica, sendo sua utilizac¸ao ˜ recomendada para instalac¸oes ˜ de m´edio edio e grande grande porte ou grande. grande. Os parˆ ametros exigidos para a instalac¸ao ˜ termossif˜ao a o n˜ao ao podem ser atendidos. A figura 6 ilustra os componentes b´ asicos asicos de uma inst in stal alac ac¸ao ˜ bombeada. bombeada. 3. Tipo de sistema A. Convencional Classifi Classificaca-se se como como conven convencion cional al um sistema sistema de aquecime aquecimento nto solar solar onde
pode-se distinguir claramente claramente coletores solares e reservat´ orio t´ermico ermico como equipa-
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Figura 6: Instalac Insta lac¸ao ˜ em Circulac Circul ac¸ao a˜o forc fo rc¸ ada ad a Fonte: Curso de captac¸ ao a˜ o em aquecimento solar - Abrava.
mentos distintos, separados fisicamente um do outro como apresentado na figura 5. B. Acoplados ou Compactos Um sistema de aquecimento solar compacto ou acoplado
caracteriza-se quando o coletor solar e o reservat´ orio t´ermico ermico se fundem em uma unica u´ nica unidad unidade, e, confor conforme me mostr mostrado ado na figur figuraa 7. O siste sistema ma acopl acoplad ado o opera opera em circ circula ulacc¸ao ˜ natural e sua grande vantagem e´ reduzir eventuais erros e minimizar custos de inst in stal alac ac¸ao. ˜
Figura 7: Sistemas Sistemas acoplados Fonte: Curso de captac¸ ao a˜ o em aquecimento solar - Abrava.
C. Integrado I ntegradoss Em um sistema integrado o reservat´orio e o coletor constituem a mesma
pec¸a, ¸a, na maioria maioria das vezes vezes eles s˜ao form formad ados os por por tubo tuboss pint pintad ados os de pret preto o e colo coloca cado doss
29
em uma caixa com isolamento t´ermico ermico e uma cobertura transparente. 4. Troca de calor A. Direta A troca de calor direta apresenta-se na maior parte dos sistemas atualmente
em funcionamento funcionamento no Brasil. Brasil. Neste tipo de instalac¸ao, ˜ a agua a´ gua que circula pelos coletores e´ a mesma que ser´a utilizada utili zada nos pontos de consumo da edificac¸ao, ˜ como apresentado apresentado na figura 5. B. Indireta Nos sistemas onde a troca e´ indireta, o fluido que circula pelos coletores n˜ ao
e´ o mesmo utilizado nos pontos de consumo da edificac edificac¸ao. ˜ Este tipo de instalac¸ao ˜ e´ adotada em localidades onde a temperatura ambiente pode trazer riscos de congelamento aos coletores, em processos industriais ind ustriais ou nas demais aplicac ap licac¸oes ˜ onde n˜ao pode haver a mistura do flu´ıdo ıdo que circula pelos coletores e o que ser´ a consumido. a figura 8 apresenta esquematicamente este tipo de instalac instal ac¸ao. ˜
Figura 8: Representac¸ao ˜ esquem´atica atica de um sistema sistema de aquecim aquecimento ento solar solar operando operando em circu circuito ito indireto Fonte: Curso de captac¸ ao a˜ o em aquecimento solar - Abrava.
3.1.3 Coletore Coletoress Solare Solaress
O coletor solar figura 9 e´ basicamente um dispositivo que promove o aquecimento de um flu´ıdo ıdo de trabalho, como agua, ´ ar ou fluido t´ermico, ermico, atrav´es es da convers˜ao da radiac radia c¸ao ˜ eletromagn´etica etica proveniente do Sol em energia t´ ermica. Basicamente, um coletor solar e´ cons c onstit titu´ u´ıdo ıdo por: Caixa externa externa : geral geralme mente nte fabr fabrica icada da em perfi perfill de alum alum´´ınio, ı nio, chapa chapa dobra dobrada da ou mater materia iall pl´ astico
e que suporta todo o conjunto.
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Figura 9: Coletor Solar Solar Plano. Fonte: Aquecimento solar, Tecnologia solar, Projetos Sociais, Etiquetagem - GREEN PUC Minas, 2008
Isolamento t´ termico e´ rmico : minimiza as perdas de calor para o meio. Fica em contato direto com a
caixa externa, revestindo-a. Os materiais isolantes mais utilizados na ind´ ustria nacional sao: a˜ o: l˜a de vidro ou de rocha e espuma de poliuretano. es dos quais o fluido Tubos (flauta / calhas superior e inferior) : tubos interconectados atrav´ escoa no interior do coletor. Normalmente, a tubulac t ubulac¸ao ˜ e´ feita de cobre devido a` sua alta condutividade condutividade t´ termica ´ e resistˆencia encia a` corros˜ao. ao. respons´avel avel pela absorc absor c¸ao ˜ e transferˆencia encia da energia solar para o Placa absorvedora (aletas) : respons´ fluido de trabalho. trabalho. As aletas met´ alicas, em alum´ınio ınio ou cobre, sao ˜ pintadas de preto fosco ou recebem tratamento especial esp ecial para melhorar a absorc¸ao ˜ da energia energia solar. solar. Cobertura transparentes : geralmente de vidro, policarbonato policarbo nato ou acr´ılico ılico que permite permi te a pas-
sagem da radiac radia c¸ao ˜ solar e minimiza as perdas de calor por convecc convecc¸ao ˜ e radiac radia c¸ao ˜ para o meio ambiente. ambiente. Ved Vedac¸ ˜ ao : importante importante para manter o sistema isento de umidade externa. externa. 3.1. 3.1.4 4
Rese Reserv rvat at´orio o´ rio T´ Termicos e´ rmicos
Nas aplicac aplic ac¸oes ˜ pr´aticas aticas do aquecimento solar ocorrem defasagens significativas entre o per´ıodo ıodo de gerac¸ao ˜ de agua a´ gua quente quente nos coleto coletore ress solar solares es e seu seu efeti efetivo vo consu consumo mo.. Assim Assim,, consta constatatase a necessidade de armazenamento de agua ´ quente em reservat´orios t´ermicos ermico s para adequac adequ ac¸ao ˜
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entre a gerac¸ao ˜ e o consumo efetivo, al´em da d a defini de finicc¸ao ˜ de uma certa autonomia para o sistema de aquecimento solar. As partes constituintes do reservat´ orio t´ermico ermico s˜ao ao mostrados na figura 10 e podem ser assim resumidas:
Figura Figur a 10: Ilustrac Ilus trac¸ao ˜ do reservat´orio t´ermico ermico em corte Fonte: Aquecimento solar, Tecnologia solar, Projetos Sociais, Etiquetagem - GREEN PUC Minas, 2008.
fica em contato contato diret direto o com a agua ´ aquecida e, por isso, deve ser fabricado Corpo interno : fica com materiais resistentes a` corros˜ao, ao, tais como cobre e ac¸o inoxidavel ´ nos reservat´orios fechados. Nos reservat´orio abertos, utiliza-se, tamb´em o polipropileno. polipropileno. Isolante t´ termico e´ rmico : minimiza minimiza as perdas perdas de calor para o meio. meio. E´ colocado sobre a superf´ıcie ıcie
externa do corpo interno, sendo a l˜ a de vidro e a espuma de poliuretano os materiais materiais mais utilizados ˜ de proteger o isolante de intemp´ eries, tais como umidade, Prot ro tec¸ ˜ ao externa : tem a func¸ao danos no transporte t ransporte ou instalac¸ao, ˜ etc. Essa protec¸ao ˜ e´ normalment norma lmentee de alum´ınio, ınio, ac¸o ¸o galvanizado ou ac¸ o carbono pintado. N˜ao se recomenda o uso de lona pl´astica. Sistema auxiliar de aquecimento : como omo o pr´oprio oprio nome indica, indica, e´ um sistema de aqueci-
mento que tem como objetivo complementar o aquecimento solar de modo a garantir o fornecimento de agua a´gua quente, seja em per´ p er´ıodos ıodos de baixa insolac¸ao ˜ ou mesmo quando ocorrer consumo consumo excessivo. excessivo. Usualmente, Usualmente, o sistema de aquecimento aquecimento auxiliar el´ etrico e´
32
constitu´ constitu´ıdo ıdo por uma ou mais resistˆ encias el´etricas etricas blindadas, colocadas no reservat´ orio termico e´ rmico em contato com a agua ´ armazenada. armazenada. O acionamento dessas resistˆ encias pode ser controlado automaticamente por meio de um termostato, ou manualmente, pelo pr´ oprio usu´ario. ario. Tubu Tubulac¸ ˜ oes : tem a func¸ao a˜ o de inter interlig ligar ar o rese reserv rvat´ at´ orio orio t´ermico ermico aos pontos pontos de consumo consumo alimenta alimentacc¸ao ˜
de agua a´ gua fria e aos demais componentes compon entes da instalac¸ao ˜ (coletores solares, sistemas de aquecimento auxiliar e etc). ermicos possuem bases b ases de sustentac s ustentac¸ao ˜ e Apoio Apo io para par a fixac fi xac¸ ˜ ao e ins i nstal talac ac¸ ˜ ao : os reservat´orios t´ermicos fixac fix ac¸ ao a˜ o capazes capazes de suportar seu peso em operac¸ao ˜ garantindo imobilidade ao equipamento. As bases de fixac¸ao ˜ de reservat´orios t´ermicos ermicos usualmente s˜ao fabricadas em materiais met´alicos alicos protegidos contra corros˜ao.
3.2
ENERGIA SOLAR FOTO FOTOV VOLT OLTAICA A Energia Solar Fotovoltaica e´ a energia energia obtida atrav´es da convers˜ao ao direta da luz em eletri-
cidade (Efeito Fotovoltaico). O efeito fotovoltaico, relatodo por Edmond Becquerel, em 1839, e´ o aparecimento de uma diferenc¸a ¸a de potencial nos extremos extremos de uma estrutura de material material semicondutor, produzida pela absorc¸ao ˜ da luz. A c´elula elula fotovoltaica e´ unidade fundamental do processo de convers˜ao. Inicialmente o desenvolvimento da tecnologia apoiou-se na busca, por empresas do setor de teleco t elecomunic municac ac¸oes, ˜ de fontes de energia para sistemas instalados em localidades remotas. O segundo segundo agente agente impulsio impulsionado nadorr foi a “corrida “corrida espacial” espacial”.. A celula ´ solar era, e continua sendo, o meio mais adequado (menor custo e peso) para fornecer a quantidade de energia necess´ aria para longos per´ıodos ıodos de perman p ermanˆ encia ˆ no espac¸ o. Os sistema sistemass fotovo fotovoltai ltaicos cos vˆem em sendo sendo utiliza utilizados dos em instala instalacc¸oes ˜ remot remotas as possib possibili ilitan tando do v´arios projetos sociais, agropastoris, de irrigac irrig ac¸ao ˜ e comunic co municac ac¸oes. ˜ As facilidades de um sistemas fotovoltaico tais como: modularidade, baixos baix os custos de manutenc¸ao ˜ e vida util ´ longa, fazem com que sejam de grande importˆ ancia para instal i nstalac ac¸oes ˜ em lugares desprovidos da rede el´ etrica. 3.2.1 Efeito Efeito fotovolta fotovoltaico ico
O efeito fotovoltaico d´a-se a-se em materiais da natureza denominados semicondutores que se caracterizam pela presenc¸ a de bandas band as de energia ondee´permitida permit ida a presenc¸a ¸a de eletrons ´ (banda
33
de valˆencia) encia) e de outra onde e´ totalmente t otalmente “vazia” (banda (band a de conduc¸ao). ˜ A figura 11 mostra uma celula e´ lula fotovoltaica em corte. O semicondutor mais usado e´ o sil´ıcio. ıcio. Seus atomos ´ se caracterizam caracteri zam por possu´ırem ırem quatro qu atro el´ eletrons e´ trons que se ligam aos vizinhos, formando formando uma rede cristalina. cristalina. Ao adicionarem-se adicionarem-seatomos ´ com cinco el´etrons etron s de ligac¸ao, ˜ como o f´osforo, por exemplo, haver´a um el´etron etron em excesso que n˜ao ao poder´a ser emparelhado e que ficar´a “sobrando”, fracamente ligado a seu atomo ´ de origem. Isto faz com que, com pouca energia el´ etrica este el´etron etron se livre, indo para a banda de cond co nduc uc¸ao. ˜ Diz-se assim, que o f´osforo osforo e´ um dopante doador de el´etrons e denomina-se denomina-se dopante n ou impureza n.
Figura 11: Corte transversal de uma c´elula elula fotovoltaica Fonte: Energia solar princ´ıpios ıpios e aplicac apl icac¸ oes o˜ es - Centro de referˆencia encia de energia solar e e´olica olica S´ergio ergio de Salvo Brito.
Se, por outro lado, introduzem-se atomos ´ com apenas trˆes e s el´etrons etron s de d e ligac l igac¸ao, ˜ como e´ o caso do boro, haver´a uma falta de um el´etron etron para satisfazer satisfazer as ligac¸oes ˜ com os atomos a´ tomos de sil´ıcio ıcio da rede. Esta falta de el´etron e´ denominada buraco ou lacuna e ocorre que, com pouca energia el´etrica etrica um eletron e´tron de um s´ıtio ıtio vizinho pode passar a esta posic¸ao, ˜ fazendo com que o buraco se desloque. Diz-se portanto, que o boro e´ um aceitador de el´etrons etrons ou um dopante “p”. Se, partindo de um sil´ıcio ıcio puro, forem introduzidos atomos ´ de boro em uma metade e de fosforo o´ sforo na outra, ser´a formado formad o o que se chama junc j unc¸ao ˜ “pn”. O que ocorre nesta junc¸ao ˜ e´ que el´ eletrons e´ trons livres do lado n passam ao lado p onde encontram os buracos que os capturam; isto faz com que haja um ac´umulo umulo de el´etrons etrons no lado p, tornando-o negativamente carregado e uma
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redu re ducc¸ao a˜ o de el´etrons etrons do lado n, que o torna eletricamente eletricamente positivo. positivo. Estas cargas cargas aprisionadas aprisionadas dao a˜ o origem a um campo el´etrico permanente que dificulta a passagem de mais el´ etrons do lado “n” para o lado “p”; este processo process o alcanc¸a um equil´ıbrio ıbrio quando quan do o campo eletrico ´ forma uma barreir barreiraa capaz capaz de impedir impedir os el´ etrons livres livres remanescentes remanescentes no lado “n”. A figura 12 mostra o funcionamento de uma c´elula fotovoltaica.
Figura 12: 12 : Efeito fotovoltaico na junc¸ao ˜ pn Fonte: Energia solar princ´ıpios ıpios e aplicac apl icac¸ oes o˜ es - Centro de referˆencia encia de energia solar e e´olica olica S´ergio ergio de Salvo Brito.
Se uma junc jun c¸ao a˜ o pn for exposta a f´otons com energia maior que o “gap”, ocorrer´a a gerac ger ac¸ao ˜ de pares el´etron-lacuna; etron-lacuna; se isto acontecer acontecer na regi˜ ao onde o campo el´etrico e´ diferente de zero, as cargas ser˜ao ao aceleradas, gerando assim, uma corrente atrav´ es da junc jun c¸ao; a˜o; este deslocamento de cargas d´a origem a uma diferenc¸a de potencial ao qual chamamos de Efeito Fotovoltaico. Se as duas extremidades ext remidades do d o “pedac “ped ac¸o” ¸o” de sil´ si l´ıcio ıcio forem fo rem conectadas conect adas por p or um fio, haver´ havera´ uma circulac circu lac¸ao ˜ de el´etrons. etrons. Esta e´ a base do funcionamento das c´ elulas fotovoltaicas. 3.2. 3.2.2 2
Tipo Tiposs de celulas e´ lulas
As c´elulas elulas fotovoltaicas s˜ao fabricadas, na sua grande maioria, usando o sil´ıcio ıcio (Si) e podendo ser constitu´ co nstitu´ıda ıda de cristais monocristalinos, policristalinos ou de d e sil´ si l´ıcio ıcio amorfo.
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3.2 3.2.2 .2.1 .1
Sil Si´ ıcio l monocristalino
A celula e´ lula de sil´ıcio ıcio monocristalino, monocristali no, mostrada na figura 13, e´ historicamente as mais usadas e comercializada como conversor direto de energia solar em eletricidade e a tecnologia para sua fabr fa bric icac ac¸ao a˜o e´ um processo b´asico asico muito bem b em constitu´ con stitu´ıdo. ıdo.
Figura 13: C´elula elula de sil´ıcio ıcio monocristalino Fonte: ultimo ´ acesso em 03/04/2011.
Dentr Dentree as c´elulas elulas fotovoltaicas fotovoltaicas que utilizam o sil´ıcio ıcio como material base, base, as monocristalinas sao, a˜ o, em geral, as que apresentam as maiores eficiˆ encias. As fotoc´elulas elulas comerciais comerciais obtidas com o processo descrito atingem uma eficiˆencia de at´e 15% podendo chegar em 18% em c´elulas elulas feitas em laborat´orios. 3.2 3.2.2 .2.2 .2
Sil Si´ ıcio l policristalino
As c´elulas elulas de sil´ sil´ıcio ıcio policri policristal stalino, ino, mostrada mostrada na figura figura 14, s˜ ao mais baratas que as de sil´ıcio ıcio monocristalino por exigirem um processo de preparac¸ao ˜ das c´elulas elulas menos rigoroso. A eficiˆencia, encia, no entanto, cai um pouco em comparac¸ao ˜ as c´elulas elulas de sil´ıcio ıcio monocristalino. Ao longo dos anos, o processo de fabricac fabricac¸ao ˜ tem alcanc¸ado ¸ado eficiˆencia encia m´axima axima de 12,5% em escalas industriais. industriais.
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Figura 14: C´elula elula de sil´ıcio ıcio policristalino Fonte: g> ultimo u´ ltimo acesso em 03/04/2011. 03/04/2011.
3.2 3.2.2 .2.3 .3
Sil Si´ ıcio l amorfo
Uma c´elula elula de sil´ıcio ıcio amorfo, mostrada mo strada na figura 15 difere das demais estruturas cristalinas crist alinas por apresentar alto grau de desordem na estrutura dos atomos. ´ A utilizac¸ao ˜ de sil´ıcio ıcio amorfo para para uso uso em foto fotoc´ c´elula e lulass tem tem mostra mostrado do grande grandess vanta vantage gens ns tanto tanto nas propri proprieda edade dess el´ etricas quanto no processo de fabricac¸ao. ˜ O uso de sil´ıcio ıcio amorfo apresenta apresenta duas desvantagens: desvantagens: a primeira e´ a baixa eficiˆencia encia de convers˜ao comparada as a` s c´elulas elulas mono e policristalinas policristalinas de sil´ıcio; ıcio; em segundo segundo,, as c´elulas elulas s˜ao ao afetadas por um processo de degradac¸ao ˜ logo nos primeiros meses de oper op erac ac¸ao, a˜ o, reduzindo assim a eficiˆencia ao longo da vida util. ´ Por outro lado, l ado, o sil´ s il´ıcio ıcio amorfo apresenta apres enta vantagens que q ue compensam as deficiˆ encias acima citados, s˜ao ao elas: • processo de fabricac¸ao ˜ simples e barato; • possibilidade possibilidad e de fabricac¸ao ˜ de c´elulas elulas com grandes areas; a´reas; • baixo consumo de energia na produc¸ao. ˜
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Figura 15: C´elula elula de sil´ s il´ıcio ıcio amorfo amorf o Fonte: ultimo u´ ltimo acesso em 03/04/2011.
3.2.3
Modulos o´ dulos fotovoltaicos fotovoltaicos
Pela baixa tens˜ao ao e corrente de sa´ıda ıda em uma celula ´ fotovoltaica, fotovoltaica, agrupam-se varias ´ c´elulas elulas formando um m´odulo. O arranjo das c´elulas nos m´odulos odulos pode ser feito conectando-as conectando-as em serie ´ ou em paralelo. A figura 16 mostra alguns exemplos de m´ odulos prontos, conforme a variac¸ao ˜ do tamanho h´a tamb´em em a variac vari ac¸ao a˜ o da potˆencia encia pico dos mesmos. Ao conectar as c´elulas em paralelo, parte superior da figura 17 somam-se as correntes de cada m´odulo e a tens˜ao a o do m´odulo o dulo e´ exatamente a tens˜ao da c´elula. elula. A corrente corrente produzid produzidaa pelo efeito fotovoltaico e´ cont´ con t´ınua. ınua . Pelas caracter´ caract er´ısticas ısti cas t´ıpicas ıpica s das da s celulas ´ (corrente m´axima por volta de 3A e tens˜ao muito baixa, em torno de 0,7V) este arranjo n˜ao e´ utilizado salvo em cond co ndic ic¸oes ˜ muito especiais. especiais. A conex˜ao ao mais comum de c´elulas elulas fotovoltaicas fotovoltaicas em m´ modulos ´ e´ o arranjo em s´erie, erie, parte inferior da figura 17. Este consiste em agrupar o maior n´ umero umero de celulas e´ lulas em s´erie erie onde soma-se a tens˜ao ao de cada c´elula elula chegando a um valor final de 12V o que possibilita a carga de acumuladores (baterias) que tamb´em funcionam na faixa dos 12V. Por estar ligada em s´erie, erie, comprometer´a todo o funcionamento das demais c´ elulas no modulo. o´ dulo. Para Para que toda toda a corre corrente nte de um m´ odulo n˜ao a o seja limitada por uma c´elula elula de pior desempen desempenho ho (o caso caso de estar encoberta) encoberta),, usa-se usa-se um diodo diodo de passo ou de “bypass”. “bypass”. Este diodo serve como um caminho alternativo al ternativo para a corrente corren te e limita limi ta a dissipac diss ipac¸ao ˜ de calor na c´elula defeituosa.
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Figura 16: Painel Painel solar fotovoltaico fotovoltaico Fonte:Ap Font e:Aprese resentac ntac¸ ao a˜ o institucional Blue Sol Energia Solar
3.2. 3.2.4 4
Cara Caract cter er´´ısticas ısticas el´ eletricas e´ tricas dos m´ modulos o´ dulos fotovoltaicos fotovoltaicos
A potˆ potˆenci e nciaa dos dos m´odulos odulos e´ dada dada pela pela potˆ potˆenci enciaa de pico pico.. T˜ao a o neces necess´ s´ario a rio quan quanto to este este parˆ parˆametro, existem outras caracter´ısticas ısticas el´ eletricas ´ que melhor caracterizam a funcionabilidade do m´ odulo. As principais caracter´ısticas ısticas el´ eletricas ´ dos m´odulos odulos fotovoltaicos fotovoltaicos s˜ sao ˜ as seguintes: • Tens˜ao ao de Circuito Aberto (Voc) • Corrente Corrente de Curto Circuito Circuito (Isc) (Isc) • Potˆencia encia Maxima a´ xima (Pm) • Tens˜ao ao de Potˆencia encia M´ Maxima a´ xima (Vmp) • Corren Corrente te de Potˆ Potˆencia encia M´ Maxima a´ xima (Imp) A condic con dic¸ao a˜ o padr˜ao ao para para se obter obter as curvas curvas caracte caracter´ r´ısticas ısticas dos m´ odulos e´ definida para radi ra diac ac¸ao a˜ o de 1000W /m2 (rad (r adia iacc¸ ao a˜ o recebida na superf´ superf´ıcie ıcie da Terra em dia claro, ao meio dia),
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Figura 17: Ligac¸oes ˜ das c´elulas elulas fotovoltaicas dentro do m´ odulo Fonte: Energia solar princ´ıpios ıpios e aplicac apl icac¸ oes o˜ es - Centro de referˆencia encia de energia solar e e´olica olica S´ergio ergio de Salvo Brito.
e temperatura de 25ºC na c´elula elula (a eficiˆencia encia da c´elula elula e´ reduzida com o aumento da temperatura). 3.2. 3.2.5 5
Bate Bateri rias as
Baterias s˜ao ao conhecidas por serem uma conveniente conveniente e eficiente forma de armazenamento armazenamento de energia. Quando uma bateria est´a conectada a um circuito el´etrico, h´a fluxo de corrente devido a uma u ma transf t ransformac ormac¸ao ˜ eletroqu´ eletro qu´ımica ımica no seu interior, in terior, ou seja, sej a, ha´ produc pro duc¸ao a˜o de corrente cont´ınua ınua atrav´es es da convers˜ao de energia qu´ımica ımica em energia eletrica. ´ Baterias podem ser classificadas em recarreg´aveis e n˜ao-recarreg´ ao-recarreg´aveis aveis dependendo do tipo de c´elula elula de que sao ˜ compostas. Existem dois tipos b´ asicos asicos de celulas: ´ • As c´elulas elulas prim´arias arias comp˜oem as baterias que podem ser utilizadas apenas uma vez (n˜ aorecarreg´aveis). Quando as c´elulas elulas prim´arias arias descarregam-se descarregam-se completamente completamente sua vida util ´ termina e elas s˜ao ao inutilizadas. • As c´elulas elulas secund´arias arias comp˜oem as baterias recarreg´aveis, ou seja, aquelas que podem ser carregadas com o aux´ılio ılio de uma fonte de tens˜ ao ou corrente e reutilizadas v´ arias vezes.
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3.2.5 3.2.5.1 .1
Carac Caracter ter´ das baterias ´ısticas
A seguir e´ apresentada apresentad a as principais caracter´ısticas ısticas relativas a baterias. b aterias. Capacidade nominal e´ o n´umero total de Watts-hora que pode ser retirado de uma c´elula ou
bateria bateria totalme totalmente nte carreg carregada. ada. Quanto Quanto mais mais lento lento for o descarr descarrega egament mento, o, ligeiram ligeiramente ente maior ser´a a sua disponibilidade de carga e vice-versa. Os fabricantes normalmente fornecem a capacidade capacidade para cada regime de descarga. descarga. Ciclo A sequˆencia encia carga-descarga de uma bateria at´ e uma determinada profundidade de des-
carga e´ chamada de ”ciclo”. Descarga Processo de retirada de corrente de uma c´elula ou bateria atrav´es da convers˜ao ao de
potencial eletroqu´ımico ımico em energia eletrica, ´ no interior da c´elula. elula. Quando Quando a descar descarga ga ultrapassa 50% da capacidade da bateria, ela e´ chamada de ”Descarga Profunda”. Profunda”. Estado de Carga Capacidade Capacidade dispon´ dispon´ıvel ıvel em uma bateria ou c´ elula expressa como porcenta-
gem da capacidade capacidade nominal. Flut Fl utua uacc¸ ˜ ao Processo de carga que busca manter as baterias ou c´ elulas com um estado de carga
pr´ proximo o´ ximo a` carga plena, pl ena, evitando que q ue as mesmas permanec perman ec¸am ¸am por longos per´ıodos ıodos com estado parcial de carga. carga. Profundidade Profundidade de Descarga A profundi profundidade dade de descar descarga ga indica, indica, em termos termos percent percentuais uais,, quanto quanto
da capacidade nominal da bateria foi retirada a partir do estado de plena carga. Segundo alguns fabricantes fabrican tes de baterias de n´ıquel-c ıquel-cadmio, ´ estas podem ser totalmente descarregadas e recarregadas sem sofrerem s ofrerem alterac¸ao ˜ no seu desem desempenh penho. o. J´a as de chumbo-´acido acido possuem poss uem severas severa s restric restr ic¸oes ˜ quanto a descargas descargas profundas. ´ Vida util A vida util u´ til de uma bateria pode ser expressa de duas formas, n´ umero de ciclos ou
per´ıodo ıodo de tempo, dependendo depend endo do tipo de servic¸o ¸o para o qual a bateria foi fo i especificada. A profundidade profundidade de descarga descarga e temperatura temperatura s˜ ao os parˆametros ametros mais mais comumente usados pelos fabricantes de c´elulas elulas para estimar a capacidade capacidade de vida c´ıclica ıclica da bateria, bateria, a vida c´ıclica ıclica esta´ inver inversame samente nte relacionad relacionadaa com a profundi profundidade dade de descar descarga ga e tempera temperatura tura.. A capacid capacidade ade de qualquer bateria bateria secund´ secundaria ´ degrada-se mais rapidamente rapidament e quando a temperatura de operac¸ao ˜ da bateria e a profundidade profundidade de descarga descarga aumentam.
41
3.2.5.2 3.2.5.2
Tipos Tipos de Baterias Baterias
Baterias Baterias recarreg´ recarreg´aveis aveis s˜ao ao aquelas aqu elas que apresentam uma constituic cons tituic¸ao ˜ qu´ımica ımica que permite reac re ac¸ oes ˜ revers´ revers´ıveis. ıveis. Com o aux´ılio ılio de uma fonte externa, externa, pode-se recuperar a composic¸ao ˜ qu´ımica ımica inicial e deix´ deixa-la ´ pronta pront a para um novo ciclo ci clo de operac¸ao. ˜ De acordo com a aplicac¸ao, ˜ elas podem ser classificadas classificadas como: ao baterias baterias projetadas,fundam projetadas,fundamentalmen entalmente, te, para descargas descargas r´ apidas com elevadas Automativas S˜ao taxas de corrente e com reduzidas profundidades de descarga. descarga. Esta condic¸ao ˜ e´ t´ıpica ıpi ca na partida de motores de autom´ oveis. Tra Tr ac¸ ˜ ao indicadas para alimentar equipamentos m´ oveis oveis el´ eletricos ´ como por exemplo, empilha-
deiras, e s˜ao ao projetadas para operar em regime de ciclos di´ arios profundos com taxa de descarga moderada (C/6). Estacion´ Estacionarias a´ rias sao a˜ o direcionadas direcio nadas tipicamente tip icamente para aplicac¸oes ˜ em que as baterias permanecem
em flutuac¸a˜ o e s ao a˜ o solicita solicitadas das ocasion ocasionalme almente nte para ciclos ciclos de carga/d carga/desc escar arga. ga. Esta Esta condic condic¸ao ˜ e´ t´ıpica ıpica de sistemas de back-up. Fotovoltaicas sao a˜ o projetadas projetadas para ciclos ciclos di´ arios rasos com taxas taxas de descarga descarga reduzidas e devem devem
suportar descargas profundas espor´ adicas devido a poss´ıvel ıvel ausˆencia de gerac¸ao ˜ (dias nublados). A ope o pera racc¸ao a˜ o de uma bateria, usada em um Sistema Solar Fotovoltaico, Fotovoltaico, deve deve atender a dois tipos de ciclos: • Ciclos rasos rasos a cada cada dia; • Ciclos Ciclos profun profundos dos por por v´arios arios dias (tempo nublado) ou semanas (durante (durante o inverno). inverno). Os ciclos profundos ocorrem quando o carregamento carregamento n˜ nao ˜ e´ suficiente para repor a quantidade de carga usada pelos aparelhos durante todo o dia. Por isso, o estado de carga depois de cada ciclo di´ario e´ ligeiramente reduzido e, se isto ocorrer por um per´ıodo ıodo de v´ arios dias, levar´a a um ciclo profundo. Quando o tempo melhora ou os dias prolongam-se, h´ a um carregamento extra, aumentando o estado de carga depois de cada ciclo di´ ario. 3.2.6 Controla Controlador dores es de carga carga
Controladores de carga s˜ao inclu´ incl u´ıdos ıdos na maioria dos do s Sistemas Fotovoltaicos (SFs), com os objetivos b´asicos asicos de facilitar a m´axima transferˆencia de energia do arranjo fotovoltaico para a
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bateria ou banco de baterias e protegˆ e-las contra cargas e descargas excessivas, aumentando, consequentemente, a sua vida util. util ´ . Denomi D enominac nac¸oes ˜ do tipo “Gerenciador de Carga”, “Regulador de Carga’ ou “Regulador de Tens˜ao” tamb´em em s˜ao ao comuns e referem-se a controladores de carga com diferentes difer entes n´ıveis ıveis de sofisticac sofist icac¸ao. ˜ Controladores de carga s˜ao componentes componentes cr´ıticos ıticos em SFs isolados pois, caso venham a falhar, a bateria ou a carga poder˜ao sofrer danos irrevers´ irrevers´ıveis. ıveis. Eles devem ser projetados considerando-se considerando-se as especificidades especificidades dos diversos diversos tipos de bateria. Os controladores devem desconectar o arranjo fotovoltaico quando a bateria atinge carga plena e interromper o fornecimento de energia quando o estado de carga da bateria atinge um n´ıvel ıvel m´ınimo ınim o de seguranc segur anc¸a. Alguns Algun s control co ntroladore adoress tamb t amb´ em ´ monitoram o desempenho do SF (tal como corrente e tens˜ao de carregamento da bateria ou da carga) e acionam alarmes, quando ocorre algum problema. problema. Para melhorar melhorar o desempenho do controlador de carga, pode-se ainda acoplar a ele el e um sensor de d e temperatura de forma a compensar compens ar o efeito da variac¸ao ˜ da temperatura nos parˆametros ametros das baterias. baterias. A estrat´egia egia de controle dos controladores controladores de carga comerciais mais utilizados est´ a baseada na tens˜ao ao instantˆ instantˆanea anea nos terminais da bateria, que e´ comparada a dois limites. limites. Para baterias baterias chumbo-´acido, acido, a 25ºC, no limite superior (2,3 a 2,5 Volts Volts por c´ elula) a bateria ser´a desconectada do arranjo por considerar se que, ao atingir este ponto, ela est´ a completamente carregada. No limite inferior (1,9 a 2,1 Volts por c´elula) a carga ser´a desconectada da bateria, pois neste ponto considera-se que a bateria esteja descarregada na m´ axima profundidade. 3.2.6.1 3.2.6.1
Detalhame Detalhamento nto das caracter caracter´ ısti ıs ticas cas e func f unc¸ oes ´ ˜
Os valores de corrente m´axima, que deve ser maior do que a m´axima axima corrente de curtocircuito esperada para o arranjo fotovoltaico, e tens˜ ao de operac opera c¸ao ˜ do sistema s˜ao ao os m´ınimos ıni mos necess´arios arios para se especificar um controlador. Outras caracter´ısticas ısticas desejaveis, ´ mas nem sempre dispon´ di spon´ıveis ıveis nos modelos mais comuns, sao: ˜ • Estrat´egias egias de controle especiais especiais (por exemplo exemplo PWM). • Set points points ajust´ ajust´aveis: e´ a denominac deno minac¸ao a˜ o usual para os valores dos parˆametros que definem a ope o pera racc¸ao a˜o do controlador con trolador de carga e que devem ser determinados determin ados para a especificac¸ao ˜ do mesmo. • Protec¸ao a˜ o contra corrente reversa: reversa: A maioria dos controladores incluem um mecanismo mecanismo que impede o fluxo de corrente da bateria para o arranjo fotovoltaico durante a noite.
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• Descone Desconex˜ x˜ao ao da carga (protec¸ao ˜ contra descargas excessivas): excessivas): Alguns controladores controladores de carga evitam que a bateria tenha um descarregamen descarregamento to excessivo. Com a opc¸ao ˜ de desconex˜ao, ao, as cargas que est˜ao ao sendo alimentadas pelo Sistema Fotovoltaico podem ser desconectadas desconectadas para proteger proteger a bateria. A desconex˜ao ao pode ser realizada desligando-se as cargas temporariamente ou ativando indi in dica cacc¸ao ˜ luminosa ou alarmes para alertar o usu´ ario do sistema quanto a` baixa tens˜ao ao nas bateria baterias. s. O usu´ario, ario, ent˜ao, ao, desconecta ou desliga as cargas at´ e que as baterias sejam recarregadas. O ponto de desconex˜ao da carga e´ chamado de LVD ao em inglˆes es LVD, abreviatura da express˜ Low Voltage Disconnect . Valores t´ıpicos ıpicos de profundidade profundidade de descarga descarga utilizados utilizados para
LVD s˜ao, ao, para baterias de ciclo raso, de 20 a 40% e, para as de ciclo profundo, em torno de 80%. • Compensac Compen sac¸ao a˜ o t´ermica. ermica. • Alarmes Alarmes e indicadores indicadores visuais. visuais. • Desvio da energia energia do arranjo: arranjo: Alguns controlador controladores es de carga tˆ em a capacidade capacidade de desviar a energia de um arranjo fotovoltaico para uma carga n˜ao cr´ıtica, ıtica, quando as baterias est˜ estao ˜ completamente carregadas. • Seguid Seguidor or de de m´axima axima potˆencia encia (MPPT). • Baixo Baixo consu consumo mo pr proprio. ´ • Protec¸ao a˜ o contra invers˜ao de polaridade. polaridade. 3.2.7 3.2.7
Inve Inverso rsore ress
O componente respons´avel pela convers˜ao ao de corrente cont´ co nt´ınua ınua (CC) em corrente alternada (CA) e´ comumente conhecido como ”inversor” ou, mais genericamente, ”conversor CC-CA”. Este tamb´em em e´ mencionado na literatura literatura como PCU - Power Power Conditioning Unit (Unidade Condicionadora de Potˆencia). Os inversores usam um mecanismo de chaveamento para alternar o fluxo de corrente entre as direc dir ec¸oes ˜ positiva positiva e negati negativa. va. Transi Transistor stores es de potˆ encia, retificadores controlados de sil´ıcio ıcio (SCRs) e, mais recentemente, os IGBTs - Insulated Gats Bipolar Transistors s˜ao ao tipicamente usados como chaves semicondutoras.
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Nos sistemas de potˆencia encia elevada, a vantagem de usar um inversor est´ a no fato de que a dimens˜ao ao (sec (s ec¸ao) a˜o) dos d os cabos cabo s para interligac¸ao ˜ entre longas distˆancias pode ser reduzida. reduzida. Inversores monof´asicos s˜ao ao geralmente geralmen te adequados adequ ados para p ara aplicac apl icac¸oes ˜ de baixa potˆencia encia (at´e 5 kW). Acima de 5 kW os inversores trif´asicos s˜ao ao mais comuns. comuns. Geralmente Geralmente a eficiˆencia do inversor e´ mais alta para inversores com baixo auto-consumo e a eficiˆ encia aumenta quando a tens˜ao ao de entrada CC cresce. A escolha de um inversor interfere no desempenho, confiabilidade e custo de um Sistema Fotovoltaico. Fotovoltaico. Quando est˜ est˜ao ao no circuito, adicionam complexidade ao mesmo mas possuem os atrativos de facilitar a instalac¸ao ˜ el´etrica etrica e permitir o uso de acess´ orios convencionais (TVs, v´ıdeos, ıdeos , geladeir gel adeiras as etc). e tc). 3.2.7.1 3.2.7.1
Tipos Tipos de inver inversore soress
Existem, Existem, basicam basicamente ente,, dois tipos tipos de inver inversore sores: s: os comutados comutados pela rede rede (comutac (comutac¸ao ˜ natural) natural) e os autocomutados (comutac¸ao ˜ forc¸ada). ¸ada). No primeiro, o processo de invers˜ ao e´ controlado pela tens˜ao ao da rede el´etrica; etrica; no auto-comutado, auto-comutado, o controle e´ realizado pelo pr´ oprio inversor. As tecnologias est˜ao possibilitando que o mesmo inversor possa operar nos dois sentidos, isolado ou sincronizado a` rede. 3.2.7 3.2.7.2 .2
Carac Caracter ter´ do inversores inversores ´ısticas
Inversores Inversores isolados comumente operam com tens˜ oes de entrada de 12, 24, 48 ou 120 Volts (CC) que geralmente s˜ao ao convertidos em 120 ou 240 Volts (CA), na frequˆencia de 60 ou 50 Hertz. Para especificar um inversor, e´ necess´ario ario considerar tanto a tens˜ao de entrada CC quanto a tens˜ao ao de sa´ıda ıda CA. Alem ´ disso, todas as exigˆencias que a carga far´a ao inversor devem ser observadas, n˜ao soment s omentee em relac¸ao ˜ a` potˆencia, encia, mas tamb´em em variac vari ac¸ao a˜ o de tens˜ao, ao, frequˆencia encia e forma de onda. Os inversores s˜ao dimensionados levando-se em considerac¸ao ˜ basicamente dois fatores. O primeiro e´ a potˆencia encia el´etrica etrica que dever´a alimentar, em operac¸ao ˜ normal, por determinado per´ıodo ıodo de tempo. O segundo e´ a potˆencia encia de pico necess´aria para a partida de motores e outras cargas, cargas, que requerem de duas a sete vezes a potencia ˆ nominal para entrarem em funcionamento. A tens˜ao ao de entrada CC e a variac¸ao ˜ de tens˜ao ao aceit´avel avel devem ser especificadas no lado de entrada do d o inversor. Algumas caracter´ısticas ısticas que devem ser s er consideradas consi deradas na especificac¸ao ˜ de
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um inversor s˜ao ao apresentadas a seguir: Forma de onda Os inversores geralmente s˜ao classificados classificados de acordo com o tipo de tens˜ tensao ˜ CA
produzid produzida. a. A figura 18 ilustra ilustra os trˆ tres ˆ tipos mais comuns de formas de onda: quadrada, quadrada modificada ou retangular e senoidal. seno idal. A forma de onda de sa´ıda ıdae´ uma indicac indi cac¸ao ˜ da qualidade e custo do inversor. Ela depende do m´etodo de convers˜ao e filtragem utilizados para suaviz´a-la e eliminar os harmˆonicos indesej´aveis que resultam do processo de convers˜ao. ao.
Figura 18: Formas de ondas t´ıpicas ıpicas dos inversores monof´ monofasicos. ´ Fonte: Photovoltaic Photovoltaic System Technology echnology - An European Handbook
A figura 19 apresenta apresenta as caracter´ caracter´ısticas ısticas de inversores inversores com diferentes diferentes formas de onda de sa´ıda. ıda . Naoh´ a˜ oh´a um padr˜ drao a˜ o gera gerall para para estabe estabele lece cerr um crit´ crit´ erio erio de desem desempen penho ho dos inve inverso rsore res. s. Por isso e´ que alguns destes podem fornecer trˆ es vezes a sua potˆencia encia nominal para os surtos, mas s˜ao ao capazes de operar na potˆ encia de pico somente por pouco mais de meia hora, sem superaquecimento. Em geral, todo inversor deve ser dimensionado com uma folga de potˆ encia (10 a 20%) para aumentar a confiabilidade e sua vida util. ´
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Pot ˆ Pot ˆencia encia nominal de sa´ sa´ıda ıda Indi Indica ca que que potˆ potˆencia encia o inver inversor sor pode fornece fornecerr continua continuamen mente tea` carg carga. a.
Um inve invers rsor or deve deve ser ser espec especifi ifica cado do para para forne fornece cerr uma uma potˆ potˆ encia encia sempre sempre superior superior as ` necessidades m´aximas aximas das cargas conectadas, de forma a considerar algum aumento da demanda de potˆencia. encia. Por outro outro lado, para uma melhor eficiˆ eficiˆ encia de operac opera c¸ao, ˜ deve-se escolher uma potˆencia encia nominal que seja somente um pouco superior a` potˆencia encia total necess´aria para alimentar as cargas. cargas. Tens ˜ Tens ˜ ao de entrada Em geral, a tens˜ao a o de entrada e´ func fu nc¸ao a˜ o da potˆencia encia total fornecida pelo
inversor as a` s cargas CA. Normalmente, a tens˜ao ao nominal de entrada do inversor aumenta com o aumento da demanda de carga, o que mant´ em a corrente co rrente em n´ıveis ıveis adequados. adequados . A tens˜ao ao de entrada CC pode ser fornecida por baterias, baterias, devendo devendo ser compat´ compat´ıvel ıvel com os requisit requisitos os de entrada entrada do inver inversor sor.. Se a bateria bateria descarre descarrega ga e a tens˜ ao diminui abaixo da tens˜ao ao m´ınima ınima especificada, a maioria dos inversores desliga-se automaticamente. aut omaticamente. Tens ˜ Tens ˜ ao de sa´ sa´ıda ıda A tens˜ao ao de sa´ıda ıda da maioria dos inversores e´ regulada. Ela deve atender as `
especi esp ecificac ficac¸oes ˜ necess´arias para alimentar as cargas que ser˜ ao operadas. operadas. Capacidade de surto A maioria dos inversores pode exceder sua potˆencia encia nominal nominal.. DeveDeve-
se determinar as necessidades necessidades de surtos para cargas espec´ıficas. ıficas. Alguns motores CA, quando acionados, necessitam de uma corrente elevada elevada de partida por um curto per´ıodo ıodo para entrarem entra rem em operac opera c¸ao. ˜ Esta corrente corrente de partida para motores de induc¸ao ˜ pode pode atingir atingir de 3 a 6 vezes a corrente necess´aria para operac opera c¸ao ˜ cont´ con t´ınua. ınu a. Frequ ˆ Frequ ˆencia encia Os aparelhos s˜ao ao fabricados para operarem em uma frequˆencia espec´ıfica. ıfica. Al-
guns tipos de equipamentos necessitam de uma cuidadosa regulagem de frequˆ encia pois varia var iacc¸oes ˜ poder˜ao ao causar perda do desempenho de rel´ ogios e timers eletrˆonicos. A frequˆencia encia do d o sinal de sa´ıda ıda CA e´ geralmente 60 ou 50 Hz. 3.2.8 Tipos Tipos de sistema sistema fotovo fotovoltaic ltaico o
Um siste sistema ma fotov fotovolt oltaic aico o pode pode ser class classifi ifica cado do em trˆ es catego categorias rias distinta distintas: s: sistema sistemass isolados isolados (OFF-GRID), conectados a rede (ON-GRID) e os h´ıbridos, ıbridos, que sao ˜ uma uni˜ao ao dos dois citados anteriormente. anteriormente. Os sistemas obedecem a uma configurac¸ao ˜ b´asica asica figura 20 onde o sistema dever´a ter uma unidade de controle de potˆ encia e tamb´em em uma unidade de armazenamento. armazenamento.
47
3.2.8.1 3.2.8.1
Sistemas Sistemas isolados isolados - OFF GRID
Sistemas isolados figura 21, em geral, utiliza alguma forma de armazenamento de energia. Este Este armazename armazenamento nto pode ser feito atrav´ atrav´ es de baterias, quando se deseja utilizar aparelhos el´etricos etricos ou armazena-se na forma de energia gravitacional quando se bombeiaagua ´ para tanques em sistemas de abastecimento. abastecimento. Alguns sistemas sistemas isolados n˜ ao necessitam de armazenamento, o que e´ o caso da irrigac¸ao ˜ onde toda a agua a´ gua bombeada e´ diretamente consumida ou estocada em reservat´orios. Em sistemas que necessitam necessitam de armazenamento armazenamento de energia em baterias, baterias, usa-se um dispositivo para controlar a carga e a descarga na bateria. O ”controlador de carga” tem como principal func fu nc¸ao a˜ o n˜ao ao deixar que haja danos na bateria por sobrecarga ou descarga profunda. O controlador de carga e´ usado em sistemas pequenos onde os aparelhos utilizados s˜ ao de baixa tens˜ao e corrente corre nte cont´ınua ınua (CC). Para alimentac alime ntac¸ao a˜ o de equipamentos de corrente alternada (CA) e´ necess´ario ario um inversor. Este dispositivo geralmente incorpora um seguidor de ponto de m´ axima potˆencia encia necess´ario ario para otimizac otim izac¸ao ˜ da potˆencia encia final produzida. Este sistema e´ usado quando se deseja mais conforto na utili u tilizac zac¸ao ˜ de eletrodom´esticos convencionais. 3.2.8.2 3.2.8.2
Sistema Sistema conectad conectado o a rede el etrica - ON GRID ´ ´
Estes sistemas utilizam grandes n´ umeros umeros de pain´eis fotovoltaicos, e n˜ao ao utilizam armazenamento de d e energia pois toda t oda a gerac¸ao ˜ e´ entregue diretamente na rede. Este sistema representa representa uma fonte complementar ao sistema el´etrico etrico de grande grande porte ao qual esta conectad conectada. a. Todo o arranjo e´ conectado em inversores inversores e logo em seguida guiados diretamente na rede. Estes inverinversores devem satisfazer satisfazer as exigˆ encias de qualidade e seguranc¸a ¸a para que qu e a rede nao ˜ seja afetada. afetada.
48
Figura 19: Caracter´ısticas ısticas de inversores com diferentes formas fo rmas de onda o nda Fonte:Manual de engenharia para sistemas fotovoltaico - Grupo de trabalho de Energia Solar - GTES, 2004.
49
Figura 20: Configurac Configu rac¸ao ˜ b´asica asica de um sistema fotovoltaico. fotovoltaico. Fonte: Energia solar princ´ıpios ıpios e aplicac apl icac¸ oes o˜ es - Centro de referˆencia encia de energia solar e e´olica olica S´ergio ergio de Salvo Brito.
Figura 21: Diagrama Diagrama de sistemas fotovoltaicos fotovoltaicos OFF GRID Fonte: Energia solar princ´ıpios ıpios e aplicac apl icac¸ oes o˜ es - Centro de referˆencia encia de energia solar e e´olica olica S´ergio ergio de Salvo Brito.
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Figura 22: Diagrama Diagrama de sistemas fotovoltaicos fotovoltaicos ON GRID Fonte: Energia solar princ´ıpios ıpios e aplicac apl icac¸ oes o˜ es - Centro de referˆencia encia de energia solar e e´olica olica S´ergio ergio de Salvo Brito.
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4
ESTUDO DE CASO
Como o objetivo deste trabalho e´ mostrar mo strar a reduc r educ¸ao ˜ no consumo de energia em residˆ encias atrav´es es do uso de fontes alternativas, primeiramente ser´ a considerado a instalac¸ao ˜ de um sistema solar t´ermico ermico para aquecimento de agua, ´ e complementado o uso de energia alternativas, ser´a considerado a instalac¸ao ˜ de um sistema solar fotovoltaico “ON-GRID”. Este segundo sistema ir´a gerar energia el´etrica e trica na pr´opria residˆencia. encia. Esta Esta energia energia alimentar´ alimentar´ a a rede el´etrica etrica convencional, e como existem limitac li mitac¸oes ˜ quanto ao armazenamento de energia el´ etrica caso haja excedente de produc¸ao ˜ em relac¸ao ˜ ao consumo, o mesmo ser´a entregue a` concession´aria aria de energia el´etrica. etrica.
4.1 4.1
Ener Energi gia a Sola Solarr Termica e´ rmica Segundo estudo realizado pela Green Solar/PUC-Minas em 2008, 6% da energia el´etrica
produzida no Brasil e´ utilizada no aquecimento de agua ´ na residencias conforme mostrado na figur figuraa 23. Este Este consum consumo o est´a baseado nos h´abito abito de posse do Brasil, que diz que 78% das residˆencias encias brasileiras brasileiras utilizam aquecedor eletrico( ´ GREEN/PUC-MINAS , 2008). O mesmo estudo diz que o maior impacto deste h´abito e´ entre os per´ıodo ıodo das d as 18:00 as ` 20:00, conforme mostrado na figura 24. Com bases nos dados mostrados anteriormente conclui-se que para reduzir o consumo de energia de uma residˆencia, deve ser diminuir o consumo de energia utilizado para o aquecimento, sendo que uma das alternativas alternativas mais interessante interessante e´ a utiliz uti lizac ac¸ao ˜ da energia solar t´ermica. ermica. Para estudo de caso, neste trabalho ser´ a utilizado como referˆencia o consumo de energia de uma residˆencia encia unifamiliar localizada localizada em Ribeir˜ao Preto onde residem quatro pessoas, pessoas, considerando a instal i nstalac ac¸ao ˜ de uma sistema de aproveitamento da energia solar t´ermica. Utilizou-se o software dimensol desenvolvido pela PUC-Minas para o dimensionamento do sistema de aquecimento (SAS) e definic¸ao ˜ dos equipamentos equipamentos a serem utilizados no mesmo. Tal software utiliza como referˆencia a norma NBR-15569 publicada pela ABNT em 2008, sendo
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Figura 23: Aquecimento de agua a´ gua no setor residencial Fonte: Aquecimento solar, Tecnologia solar, Projetos Sociais, Etiquetagem - GREEN PUC Minas.
que todos todos as vari´ vari´aveis presentes presentes no dimensionam dimensionamento, ento, tiveram tiveram como referˆ referˆ encia encia a mesma mesma norma. norma. O correto dimensionamento dimensionamento de equipamentos equipamentos a serem utilizados no sistema de aquecimento aquecimento solar (SAS), e´ realizado atrav´es das seguintes seguintes etapas: A- Definir o volume de consumo para o atendimento: V consumo consumo = Σ (Q pu.T u .F uso )
(4.1)
Onde:
• V consumo ´ o volume total de agua a´ gua quente consumido diariamente diariamente em metros c´ cubicos ´ consumo e
(m3). • Q pu e´ a vaz˜ao ao da pec¸ a de d e util u tiliza izacc¸ao, ˜ expressa em metros c´ubicos (m3 ).
• T u e´ o tempo de uso di´ario ari o da d a pec p ec¸ a de d e util u tiliza izacc¸ao, ˜ expresso em segundos (s).
• F uso e´ o numero total de d e utilizac uti lizac¸ao ˜ da pec¸ a por dia. Calcular o volume do sistema de armazenamento: armazenamento: B- Calcular V armaz armaz =
Onde:
V consumo consumo .(T consumo consumo − T ambiente ambiente ) (T armaz armaz − T ambiente ambiente )
(4.2)
53
Figura 24: Impacto do aquecimento de agua ´ no setor el´etrico Fonte: Aquecimento solar, Tecnologia solar, Projetos Sociais, Etiquetagem - GREEN PUC Minas.
• V consumo ´ o volume de consumo di´ario, em metros c´ubicos ubicos (m3 ). consumo e
• V armaz ´ o volume do sistema de armazenamento do SAS, em metros c´ ubicos (m3 ). armaz e
• T consumo ´ a temperatura de consumo cons umo de utilizac¸ao, ˜ em graus Celsius (°C). consumo e
• T armaz ´ a temperatura de armazenamento da agua, ´ em graus Celsius (°C). armaz e
• T ambiente ´ a temperatura temperatura ambiente m´edia edia anual do local lo cal de instalac¸ao, ˜ em graus Celambiente e sius (°C).
´ C- Calcular a demanda de energia util: E util util =
Onde:
V armaz armaz .ρ .C p .(T armaz armaz − T ambiente ambiente )
3600
(4.3)
54
• E util ´ a energia util, ´ expressa em quilowatts quilowatts hora por dia (kWh kW h/dia ). util e • V armaz ´ o volume do sistema de armazenamento do SAS, em metros c´ ubicos (m3 ). armaz e
• ρ e´ a massa espec´ es pec´ıfica ıfica da agua ´ igual a 1000, em quilogramas por metros c´ ubicos
( mkg3 ). • C p e´ a calor espec´ıfico ıfico da agua ´ igual a 4,18 em quilojoules por quilograma Kelvin Kj ( Kg ).
• T armaz ´ a temperatura de armazenamento da agua, ´ em graus Celsius (C ). armaz e
• T ambiente ´ a temperatura temperatura ambiente m´edia edia anual do local lo cal de instalac¸ao, ˜ em graus Celambiente e sius (°C).
a´ rea coletora: coletora: D- Calcular a area
Acoletora =
( E util util + E perdas perdas ).FC instal instal .4, 901 PMDEE . I I G
(4.4)
Onde:
• Acoletora e´ a area a´ rea coletora, em metros quadrados (m2 ).
• I G e´ o valor va lor da d a irradiac irra diac¸ao ˜ global m´edia edia anual para o local da instalac¸ao, ˜ expresso em h quilowatts quilowatts hora por metro quadrado dia ( mkW 2 .dia ).
• E util ´ a energia util, ´ em quilowatts hora por dia ( kWh ). util e dia
• E perdas ´ o somat´orio das perdas t´ermicas ermicas dos circuitos e secund´ ario, expresso em perdas e kW h ), calculado pela soma das perdas ou pela equac¸ao: quilowatts quilowatts hora por dia ( kWh ˜ dia
E perdas E util perdas = 0, 15. E util
(4.5)
55
• PMDE PMDEE E e´ a produc pro duc¸ao ˜ m´edia edia di´aria aria de energia espec´ıfica ıfica do coletor solar, expressa kW h ), calculada atrav´es em quilowatts hora por metro quadrado ( kWh es da equac equ ac¸ao: ˜ m2
PMDEE = 4, 901.(Fr τ α − 0, 0249.Fr U L)
(4.6)
Onde: – Fr τ α e´ o coeficiente de ganho do coletor solar (adimensional).
– Fr U L e´ o coeficiente de perdas do coletor solar (adimensional).
• FC Instal e´ o fator de correc co rrec¸ao ˜ para inclinac incli nac¸ao ˜ e orientac orien tac¸ao ˜ do coletor solar dado pela equa eq uacc¸ao: a˜ o: FC Instal =
1 −5 2 2 1 − [1, 2.10−4.(β − β Otimo Otimo) + 3, 5.10 .γ ]
(4.7)
(para 15°< β < 90°) Onde: incli nac¸ao ˜ do coletor colet or em relac r elac¸ao ˜ ao plano horizontal, em graus (°). – β e´ a inclinac
– β Otimo ´ a inclinac incli nac¸ao ˜ otima o´ tima do coletor para o local da instalac¸ao, ˜ expressa em Otimo e
graus (°) (sugere-se (sugere-se que seja adotado o valor do modulo ´ da latitude latitude local + 10°). 10°). – γ e´ o angulo aˆ ngul o de orientac orien tac¸ao ˜ dos coletores solares em relac¸ao ˜ ao norte geogr´afico, afico,
expresso expresso em graus (°).
A eficiˆencia encia do SAS e a quantidade de equipamentos necess´ arios para o correto funcionamento do mesmo s˜ao ao influenciados pela posic¸ao ˜ geogr´afica afica e as condic¸oes ˜ clim´aticas aticas e necess´ario ario ent˜ao ao a defini d efinicc¸ao a˜ o anterior do local de instalac¸ao ˜ e a sua posic¸ao ˜ geogr´afica, afica, neste estudo a posic pos ic¸ao a˜o de instalac inst alac¸ao ˜ e´ mostrada na figura 25 que mostra foto a´erea do local e sua posic¸ao ˜ geogr´afica afica a figura 26, mostra o desenho esquem´atico da residˆencia encia em relac¸ao ˜ a posic posi c¸ao a˜ o geogr´afica. afica. Ap´ Apos o´ s definido o local da instalac in stalac¸ao ˜ e a condic condi c¸oes ˜ de uso, o dimensol apresenta a sugest˜ao dos equipamentos a serem utilizado para garantir o abastecimento deagua ´ quente a ser utilizada na residˆencia encia objeto deste estudo, o relat´ orio completo em anexo. • 01 - Reserv Reservat´ at´orio orio t´ermico ermico de agua a´ gua quente de 300L.
56
Figura 25: Foto a´erea erea do local l ocal da instalac¸ao. ˜ Fonte: Google Earth, Latitude 21°07 47 Longitude 47°44 19 atualizada em 20/04/2010. 20/04/2010.
Figura Figur a 26: Posic¸ao ˜ da residˆencia em relac¸ao ˜ ao norte geogr´afico. afico. Fonte: Planta de cobertura da residˆencia. encia.
57
• 02 - Coletores Coletores solares do tipo fechado fechado com 2m2 de area. a´ rea.
4.2
Sistem Sistema a solar solar fotov fotovolt oltaic aico o Diferentemente Diferentemente do SAS para o dimensionamento dimensionamento do sistema solar fotovoltaico fotovoltaico de gerac¸ao ˜
de energia n˜ao ao existe norma brasileira brasileira que oriente a instalac¸ao ˜ e os parˆametros ametros do mesmo. Neste estudo de caso foi utilizado o software Sunny Design desenvolvido desenvolvido pela empresa SMA ıder mundial mundi al na fabricac fabric ac¸ao ˜ de inversores de frequˆencia Solar Technology AG , empresa alem˜a l´ıder para sistema fotovoltaico de gerac¸ao ˜ de energia. energia. Devido a falta de uma legislac legislac¸ao ˜ espec´ espec´ıfica ıfica brasileira brasileira que regulamente regulamente o uso de energia energia fotovoltaico, todos os sistema conectados a` rede el´etrica etrica (ON-GRID) existentes no Brasil tˆem em potˆencia encia instalada menor que o consumo da unidade consumidora, evitando assim a gerac¸ao ˜ de energia energia em excesso excesso quando comparado comparado ao consumo desta unidade. Neste estudo de caso ser´a considerado a utilizac¸ao ˜ de um sistema conectado a rede el´ etrica com potˆencia encia pico instalada de 1,2 kW. Tal sistema dever´a ter em m´edia edia uma gerac¸ao ˜ menor do que o consumo consumo m´edio edio da residˆencia mesmo ap´os a instalac inst alac¸ao ˜ do sistema de aquecimento de agua. a´ gua. O Sunny Desgin tamb´em em utiliza as informac¸oes ˜ de localizac¸ao, ˜ inclinac incl inac¸ao ˜ e orientac¸ao ˜ para calcular a gerac¸ao ˜ e o aproveitamento aproveitamento do sistema de gerac¸ao ˜ fotovoltaico, considerando os mesmo valores valores utilizados no SAS, mostrados nas figuras 25 e figura 26, a irradiac irradiac¸ao ˜ solar na regi˜ao ao tomada como referˆencia e´ mostrada na figura 27 e dever´a ser composto dos seguintes componentes: • 5 - Pain´eis eis solares fotovoltaicos fotovoltaicos de 240W p Suntech Power STP240-24/Vd. • 1 - Inver Inversor sor de frequˆ frequˆencia Sunny Boy 1200 - SMA. A figura 28 mostra mostra o layout final final do telhado onde onde ser˜ ao instalado os dois sistema, bem bem como a area a´ rea dispon´ disp on´ıvel ıvel e area ´ utilizada.
4.3
Calculo a´ lculo do novo consumo de energia el etrica. e´ trica. Baseado na nota fiscal fatura de energia, considerando osultimos ´ treze meses, o consumo
medio e´ dio mensal de energia el´etrica nesta residˆencia e´ de 266,38 kWh, como mostrada na tabela 3. Deste consumo ser˜ao ao retirados os gastos de energia referente ao uso de energia el´ etrica para
58
Figura Figur a 27: Insolac Insol ac¸ao ˜ m´edia edia na cidade de Ribeir˜ao Preto. Fonte:Potencial Fonte:Potencial Energ´etico etico Solar - Sundata ( CRESESB , 2011)
59
Figura 28: Esquema de montagem dos pain´eis no telhado. Fonte: Pr´opria. opria.
aquecimento de agua a´ gua supridos pelo SAS e a co-gerac co-gerac¸ao ˜ de energia el´etrica etrica gerada pelo SF, obtendo se assim o novo consumo energ´ etico etico medio e´ dio da residˆencia. encia. Para este c´alculo alculo utilizou se os valores apresentado nos relat´ orios apresentados pelos dois software software utilizados. Tabela 3: Consumo de energia na residˆencia nos ultimos ´ treze meses Mˆes ago/10 set/10 out/10 nov/10 dez/10 jan/11 fev/11
Consumo 28 1 23 4 24 9 28 5 29 0 27 1 30 3
Meˆ s
Consumo
mar/11 28 4 abr/11 24 8 mai/11 28 6 jun/11 24 8 jul/11 23 6 ago/11 24 8 Me´dia 2 6 6 ,3 8
O dimensol al´ alem e´ m de dimensionar o SAS, tamb´em em informa o consumo m´edio edio anterior de energia e o novo m´edio consumo consumo apos ´ a utilizac utili zac¸ao ˜ da energia solar na residˆencia. A figura 29 mostra most ra esta es ta reduc¸ao ˜ no consumo de energia e tamb´em o novo valor da conta de energia el´ etrica utilizando como base o custo da energia mostrado na figura 33. A incidˆencia encia solar varia ao longo do ano, portanto a eficiˆencia na convers˜ao de energia
60
Figura 29: Comparac Compar ac¸ao ˜ no consumo de energia com e sem SAS m´ edia anual. Fonte: Dimensol.
do SAS n˜ao ao e´ constant constante. e. Utiliza Utilizando ndo a disponib disponibilid ilidade ade de energia energia mostrado mostrado na figura figura 27 a econˆomica omica gerada gerad a utiliza ut ilizacc¸ao ˜ do SAS e´ apresentada em kWh kW h, como mostra a figura 30. Segundo o Sunny Design , a gerac ger ac¸ ao a˜ o m´edia edia anual deste sistema ser´a de 1521,50 kWh, sendo que a m´edia edia mensal ser´a de 126,79 kWh, assim como o aproveitamento do SAS e´ alterado devido a variac¸oes ˜ de incidˆencia encia solar ao longo do ano, tal efeito tamb´ em acontece no SF, e consequentemente a gerac¸ao ˜ de energia tamb´em em varia ao longo do ano a figura 31 mostra a gera ge racc¸ ao a˜ o de energia em cada mˆes es do ano. Considerando os dados anteriores mostrados na tabela 3 e nas figuras 30 e 31, calcula se o novo consumo de energia projetado para esta residˆ encia atrav´es da equac equ ac¸ao ˜ a 4.9. Considerando Considerando a media e´ dia anual, j´a a figura 32 mostra o novo consumo em cada mˆ es do ano.
N consumo consumo
≈
Aconsumo − Ec SAS − GSF
N consumo consumo
≈
265, 17 − 105, 60 − 127, 21
N consumo consumo
≈
32, 36kwh
Onde: • N consumo ´ o novo consumo m´edio edio aproximado. aproximado. consumo e • Aconsumo e´ o antigo consumo m´edio
(4.8)
61
Figura Figur a 30: Produc Produ c¸ao ˜ de energia pelo SAS ao longo dos meses do ano. Fonte: Pr´opria. opria.
Figura Figur a 31: Produc Produ c¸ao ˜ de energia el´etrica etrica pelo SF ao longo dos meses do ano. Fonte: Pr´opria. opria.
62
• E cSAS e´ a economia gerada pelo o uso do SAS. • GSF e´ a energia gerada pelo sistema fotovoltaico. fotovoltaico.
Figura 32: Novo consumo de energia projetado em cada mˆ es do ano Fonte: Pr´opria. opria.
Este Este novo novo cons consum umo o m´edio e dio repre represe senta nta apena apenass 12,20% 12,20% do consu consumo mo m´ edio anterior anterior mostrand mostrando o uma economia real aproximada de 87,80% no consumo de energia da residˆ encia apresentada apresentada neste estudo de caso, o que evidˆencias encia s uma u ma reduc¸ao ˜ consider´avel avel no consumo m´edio edio de energia el´ eletrica e´ trica na residˆencia, segundo as tarifas tarifas autorizadas autorizadas pela ANEEL mostradas mostradas na figura 33. O novo valor da nota de energia seria em m´ edia R$15,81, inclu´ıdos ıdos os tributos e taxas incidentes inci dentes sobre o valor da energia el´etrica.
4.4
Custos de implantac¸ ˜ ao e prazo de retorno do investimento. A implantac impla ntac¸ao ˜ do dois sistemas sistemas de captac¸ao ˜ de energia solar, tˆem em um investimento total
de R$ 18.443,00, 18.443,00, conforme orc¸amento obtido junto a empresa que atua neste ramo de negocio ´ como mostrado na figura 34. Considerando as tarifas de energia praticadas na regi˜ ao conforme mostrada na figura 33 e o novo consumo, cons umo, conforme equac¸ao ˜ 4.9, foi poss´ıvel ıvel calcular o valor da nova conta de energia el´ eletrica e´ trica da residˆencia. encia. Com base no exposto pode ser determinar qual o prazo para retorno do investimento investi mento na n a instalac ins talac¸ao ˜ de cada sistema individualmente. individualmente.
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Figura 33: Tarifas arifas para o fornecimento de energia el´ etrica. Fonte: Fonte : Resol R esoluc uc¸ ao a˜ o 1.130 ANEEL de 05/04/2011.
A figura 35 mostra os valores valores para a instalac¸ao ˜ do SAS e as premissas consideradas no calculo a´ lculo do retorno e a figura 36 mostra o gr´afico da evoluc¸ao ˜ deste investimento ao longo do tempo, tempo, onde pode se notar notar que o retorno retorno se dar´ a em 72 meses. Ou seja, em aproximadamente em 6 anos o valor investido investido para a instalac¸ao ˜ do SAS ser´a totalmente liquidado apenas com a economia gerada pelo seu uso. Ja´ figura 37 1 e´ relativa aos valores para a instalac¸ao ˜ do SF e os indicadores utilizados no calculo a´ lculo do retorno e o gr´afico da evolu ev olucc¸ao a˜ o deste investimento ao longo do tempo s˜ ao mostrados mostrados na figura 36, onde pode se notar que o retorno se dar´ a em aproximadamente em 12 anos e o valor investido na instalac¸ao ˜ do SF ser´a totalmente liquidado apenas com a economia gerada pela sua instalac inst alac¸ao. ˜ 1
Os c´alculos alculos referentes ao retorno do investimento do SAS foram realizados pelos pr´oprio oprio software Dimensol com base nas normas existentes existentes no pa´ıs, ıs, no caso FV n˜ao ao existem normas especificas, o Sunny Design Design somente calcula o rendimento do sistema, portanto n˜ao ao houve um estudo detalho do retorno do investimento para estes sistema.
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Figura 34: Orc¸amento ¸a mento referente refer ente a instala in stalacc¸ao ˜ dos sistema de aproveitamento aproveitamento de energia energia solar. Fonte: Blue Sol Energia Solar em 26/09/2011.
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Figura 35: C´alculo alculo do investimento na instalac¸ao ˜ do SAS Fonte: Fonte: Relat Relatorio o´ rio Dimensol
Figura 36: Gr´afico afico retorno retorn o do investimento na instalac¸ao ˜ do SAS Fonte: Fonte: Relat Relatorio o´ rio Dimensol
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Figura 37: C´alculo alculo do investimento na instalac¸ao ˜ do SF Fonte: Pr´opria opria
Figura 38: Gr´afico afico retorno do investimento i nvestimento na instalac¸ao ˜ do SF Fonte: Pr´opria opria
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5
CONCLUS ˜ AO
Anualmente, o Sol irradia o equivalente equivalente a 10.000 vezes a energia consumida pela populac¸ao ˜ mundial neste mesmo per´ıodo. ıodo. O Sol produz continuamente continuamente cerca de 390 sextilh˜ sextilhoes ˜ de quilowatts de potˆencia. encia. Para cada metro quadrado de coletor solar instalado evita-se a inundac¸ao ˜ de 56 metros quadrados de terras f´ erteis (DEPENDEN DEPENDENTES. TES. . . , 2011), 201 1), na n a constru co nstrucc¸ao ˜ de novas usinas hidrel´etricas. etricas. A Energia Energia Solar soma caracter´ caracter´ısticas ısticas vantajosamente vantajosamente positivas positivas para o sistema ambiental, pois o Sol, trabalhando como um imenso reator a` fus˜ao, ao, irradia na terra todos os dias um potencial energ´etico etico extremamente elevado e incompar´ avel a qualquer outro sistema de energia, sendo a fonte b´asica e indispens´avel avel para praticamente todas as fontes energ´ eticas utilizadas pelo homem. Nos dias atuais muito se tem falado na emiss˜ ao de carbono, que contribui para o efeito estufa, que aumenta os ´ındices ındices de poluic¸ao ˜ e eleva a temperatura m´edia do planeta, quando em funcionamento a energia solar n˜ ao emite carbono e o que foi emitido durante a produc¸ao ˜ dos materiais a utilizados nos sistema s˜ ao compensando pela longa vida util ´ dos sistemas. Isso demonstra as maiores vantagens e benef´ıcios ıcios do uso da energia solar tanto termica ´ quanto fotovoltaica voltaica e os aspectos ambientais, ambientais, Para enfrentarmos os desafios do novo milˆenio e a escassez de energia, a solar e´ uma das alternativas energ´eticas mais promissoras, pois o sol e´ fonte de energia renov´avel, permanente e abundante. Em areas a´ reas afastadas e n˜ao eletrificadas, a energia solar e´ a soluc sol uc¸ao a˜ o ideal, especialmente no Brasil onde h´a bons b ons ´ındice ınd icess d dee inso i nsolac lac¸ao ˜ em toda parte do territ´ orio. Este estudo possibilitou verificar verificar a viabilidade viabilidade tecnica ´ e econˆomica do uso de energia solar termica e´ rmica e fotovoltaica fotovoltaica em residˆencia para a reduc red uc¸ao ˜ do consumo. Com base nos dispostos apresentado concluiu-se que quando levado em considerac considerac¸ao ˜ a redu re ducc¸ao a˜ o do consumo, este estudo pode ser considerado considerado vi´ viavel, ´ uma vez vez que apos ´ a sua aplicac aplic ac¸ao ˜ na resi residˆ dˆencia encia houve houve uma reduc reduc¸ao ˜ consi conside der´ r´avel a vel no cons consum umo o de ener energi giaa el´ etrica, podendo alcanc¸ar ¸ar 85% do consumo mensal da residˆencia.
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Para o sistema el´etrico etrico nacional a aplicac¸ao ˜ dos sistemas descritos neste estudo tamb´ em traria traria um impacto impacto positiv positivo. o. Caso Caso fosse fosse aplicado aplicado em grande grande escala, escala, o consumo consumo de energia energia no hor´ario ario de pico das 18:00 18:00 as ` 21:00 hs teria uma diminuic dimin uic¸ao ˜ consider´avel devido a substituic¸ao ˜ dos chuveiros el´etricos etricos,, t˜ao ao comum em nosso pa´ıs, ıs, por sistemas de aquecimento solar. E durante o dia a energia gerada nas residˆ encias pelos sistemas fotovoltaico e n˜ ao utilizada naquele instante pela pr´opria residˆencia encia seria seria disponibilizada disponibilizada para o uso nas ind´ ustrias e no com´ercio ercio local diminuindo diminu indo a necessidade de d e novos investimentos na gerac¸ao, ˜ transmiss˜ao ao e distribuic dist ribuic¸ao ˜ de energia el´etrica, etrica, o que qu e evitaria a desapropriac des apropriac¸ao ˜ de terras, derrubadas derrubad as de florestas e inundac¸oes ˜ de grande areas. a´ reas. Quanto a viabilidade financeira n˜ ao se pode afirmar que o projeto seja totalmente vi´ avel, uma vez que o custo custo inicial inicial da instalac instalac¸ao ˜ de ambos os sistemas e´ relativ relativame amente nte alto, e a amorti amo rtizac zac¸ao a˜ o ao longo do tempo e´ demorada, aproximadamente 12 anos. Por´em, caso houvesse alguma forma de incentivo governamental governament al para estas est as aplicac¸oes, ˜ diminuindo a carga tribut´aria sobre os equipamentos que comp˜ oe o sistema ou o u na n a criac¸ao ˜ de linhas de cr´edito edito espec´ıfica ıfica para a popula pop ulacc¸ao a˜ o mais carente, este estudo mostra que para uma fam´ fam´ılia ılia o impacto causado pela apli ap lica cacc¸ao a˜ o deste projeto e´ grande, podendo reduzir uma conta de energia que antes seria em torno de R$ 120,00 para aproximadamente aproximadamente R$15,00. R$15,00. Em linhas gerais conclui-se que este estudo mostrou se vi´ avel, quando aplicado em residˆencias encias de baixa renda que n˜ ao buscariam na co-gerac¸ao ˜ lucro para a fam´ fam´ılia, ılia, e sim um aumento na renda l´ıquida ıquida do bravo bravo povo brasileiro, brasileiro, que tem nas contas de consumo mensal um grande peso em seu orc o rc¸amento ¸ament o domestico. ´
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´ ANEXO A -- RELATORIO - SOFTWARE DIMENSOL
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´ ANEXO B -- RELATORIO - SOFTWARE SUNNY DESGIN
