Apresent-PROJETO-P2carlosjustino-energia solar

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Brasil tropical, um país às escuras.
Carlos Alberto Stoll Justino
Porto alegre / Brasil
Junho/2015
Metodologia Científica
1
A matriz energética nacional à muitos anos está voltada para a geração de energia elétrica com foco principal em hidroelétricas e termoelétricas, a primeira demanda de grande investimento inicial e atinge de forma impactante e definitiva todo o eco sistema da região ocupada, já a segunda opção demanda de investimento inicial moderado, contudo com custo de MW(Mega Watts) produzido é muito elevado, e altamente poluente.
Na busca de novas formas de geração, voltamos nosso olhar para as gerações limpas e renováveis, e destaca-se neste caso a geração Eólica, cujo custo de implantação é considerado moderado porem depende fundamentalmente da região muito específica que será implantada, devido à necessidade de vento constante; e a fotovoltaica ou solar, esta a um primeiro momento mostra-se bastante atraente.
Isto ocorre por possuir uma modularidade impar, podendo ser aplicada de forma individual ou coletiva ou ambas, utilizando de áreas comumente sem uso como telhados, em qualquer posição ou situação geográfica, desde que haja a incidência de sol direta e ainda é totalmente renovável e não poluente. Podemos destacar os fatos que geram a necessidade desta pesquisa como: 
a) atualização e modernização da matriz energética atual;
b) necessidade iminente de aumento da geração e distribuição de energia;
c) redução de custos de geração e distribuição
d) descentralização da geração de energia
e) posição geográfica totalmente favorável
f) atualização de custos de implantação em larga escala
g) desenvolvimento de regulamentação específica
h) possibilidade de geração de renda com implantação de unidades fabris
i) aprimoramento da tecnologia existente
JUSTIFICATIVA 
MARCO TEÓRICO 
O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, inesgotável na escala terrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje, sem sombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio. E quando se fala em energia, deve-se lembrar que o Sol é responsável pela origem de praticamente todas as outras fontes de energia. Em outras palavras, as fontes de energia são, em última instância, derivadas da energia do Sol. (PINHO, GALDINO, 2014. p. 47)
O presente estudo visa analisar por meio de cálculos de custos se o uso da energia solar utilizado em larga escala é uma realidade viável. Desta forma há a necessidade de identificar os custos dos componentes utilizados na implantação do sistema, auferir a quantidade de energia gerada por este sistema e por fim analisar se o custo de implantação do sistema é compensado pela quantidade de energia gerada e utilizada.
Segundo (VIEIRA, 2008), o estudo da viabilidade de implantação da energia solar é de extrema importância nos tempos atuais devido à necessidade de utilização de novas fontes de energia renováveis, pois as fontes de energias atuais são em sua maioria, não renováveis contribuindo expressivamente para uma futura degradação ambiental.
A cada ano que passa observamos de forma efetiva a degradação ambiental citada por (VIEIRA, 2008) não mais como uma projeção futura e sim como uma realidade presente, de degradação e escassez de recursos naturais, nas mais variadas formas, sejam eles fósseis como o petróleo, mineral e até mesmo hídrico.
O que nos leva a esta busca ainda maior por meios e recursos que não só atendam a necessidade crescente das demandas mundiais, como contribuam para a preservação do meio ambiente em que vivemos.
A energia solar fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). O efeito fotovoltaico, relatado por Edmond Becquerel, em 1839, é o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de conversão. O efeito fotovoltaico se dá através dos semicondutores. O semicondutor mais usado é o silício. Se as duas extremidades de silício forem conectadas por um fio, haverá uma circulação de elétrons. Esta é a base do funcionamento das células fotovoltaicas. (CRECESB, 2008)
Por volta do ano de 1958 a “corrida espacial” faz com que os projetos com células fotovoltaicas sejam aplicadas na esfera espacial, e as pesquisas intensificadas, pois surge neste momento à grande necessidade de geração de energia em local restrito, de forma independente e sobre tudo leve. 
O desenvolvimento da tecnologia apoiou-se na busca de empresas do setor de telecomunicações e de fontes de energia para sistemas instalados em localidades remotas. O segundo agente impulsionador foi a "corrida espacial", onde a célula solar era o meio mais adequado em custo e peso para fornecer a quantidade de energia necessária para longos dias. Outro uso espacial que impulsionou o desenvolvimento das células solares foi à necessidade de energia para satélites (VIEIRA, 2008).
Materiais utilizados na implantação do sistema 
Em paralelo ao desenvolvimento das células fotovoltaicas de melhor eficiência, e não menos importante está o desenvolvimento e aperfeiçoamento dos equipamentos eletrônicos que compõem todo o sistema, como os controladores e principalmente os acumuladores de carga(Baterias estacionárias), com o avanço da tecnologia ao longo dos anos, obtemos melhores resultados não somente na geração, mas na condução e principalmente no armazenamento da energia gerada, possibilitando o uso da energia de forma diversificada e em períodos alternados, reduzindo assim as perdas de cargas geradas e armazenadas. 
Segundo Vieira (2008), o sistema fotovoltaico ilustrado na figura 1, possui os seguintes elementos: módulos fotovoltaicos, com a função de captar a radiação solar e transformá-la em energia elétrica. Estes módulos são constituídos por células semicondutoras conseguindo gerar corrente elétrica; baterias, que guardam a energia, sendo armazenada de acordo com cálculo em função das necessidades; regulador de carga sendo este um sistema de impedimento de sobrecarga de bateria; inversores de corrente, transformando a corrente contínua produzida nos módulos fotovoltaicos em corrente alternada, de modo a adaptar as características da corrente gerada as da corrente necessária.
Figura 1: Sistema do painel fotovoltaico isolado.
Fonte: (VIEIRA, 2008, p. 03)
Como representado na figura 1 por (VIEIRA, 2008) vemos um sistema de captação e de distribuição de energia solar isolado da rede da concessionária local, este sistema denotasse pouco complexo, comparado a sua importância, contudo o foco maior das pesquisas nos últimos anos sobre este sistema, estão relacionados com o desenvolvimento de células solares com maior rendimento de conversão e em acumuladores de carga(baterias) com menores tamanhos, maior autonomia e vida útil.
EVOLUÇÃO DE EFICIÊNCIA DE CÉLULAS
Podemos acompanhar na figura 2 a evolução do desenvolvimento da eficiência de tipos de células diferentes, produzidas no período de ano de 1990 a 2010, esta eficiência está diretamente relacionada com os custos de geração do sistema fotovoltaico; Onde, quanto maior for a sua eficiência, menor será a quantidade de módulos necessários para a geração de energia, ocasionando assim a redução de custo no investimento inicial.
Figura 2 – Gráfico de evolução da eficiência de células fotovoltaicas
Fonte: Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. CEPEL-CRECESB, 2014, p. 52 
	Embora abundante na terra, a energia solar para produção de energia elétrica ainda é pouco utilizada. Nos países desenvolvidos este cenário vem mudando, porque fortes incentivos foram concedidos para a instalação de sistemas fotovoltaicos. A figura 3 apresenta a evolução da produção mundial de células fotovoltaicas, tendo sido produzidos, em 2012, cerca de 36,2 GWp. Esta potência equivale a mais de duas vezes e meia a potência da usina hidroelétrica de Itaipu, a maior central de
produção de energia elétrica do Brasil. Nos últimos onze anos, o crescimento anual médio da indústria de células e módulos fotovoltaicos foi de 54,2%. (PINHO, GALDINO, 2014. p. 54) 
O custo das células fotovoltaicas é, ainda hoje, um grande desafio para a indústria e o principal empecilho para a difusão dos sistemas fotovoltaicos em larga escala. No entanto, a tecnologia fotovoltaica está se tornando cada vez mais competitiva, em razão tanto de seus custos decrescentes, quanto dos custos crescentes das demais formas de produção de energia, inclusive em função da internalização de fatores que eram anteriormente ignorados, como a questão dos impactos ambientais.
RADIAÇÃO SOLAR OU INSOLAÇÃO DIÁRIA
Conforme (Marques; Fernandes e Costa, 2013. P. 15) a insolação diária é a energia recebida do Sol, em Wh (watt-hora), por unidade de área (m2) durante o intervalo de tempo de um dia, sendo sua unidade expressa, portanto, em Wh/m2/dia (watt-hora por metro quadrado por dia). Essa grandeza é bastante importante para o dimensionamento de sistemas FVs(fotovoltaicos). Para a obtenção dos valores de insolação, utilizemos os dados apresentados no mapa de radiação solar global, apresentado na 1ª edição do Atlas Brasileiro de Energia Solar, publicado pelo INPE, 2006, no qual são apresentados os valores de radiação solar, divididos por regiões, em faixas, que expressam a média anual de insolação diária por área do território brasileiro. 
Radiação solar global diária ou insolação diária – média anual típica (Wh/m2/dia). Capitais do território brasileiro por faixa de insolação
5700 a 5900 - Belo Horizonte, Goiânia, Teresina
5500 a 5700 - Natal, João Pessoa, Maceió, Fortaleza, Campo Grande, Brasília, Cuiabá, Palmas, Boa Vista
5300 a 5500 - Recife, Aracaju, Salvador, Porto Velho, Rio Branco, Manaus, Macapá, Belém, São Luiz
5100 a 5300 - Rio de Janeiro, São Paulo
4900 a 5100 - Vitória
4700 a 4900 - Curitiba, Porto Alegre
4500 a 4700 - Florianópolis
A Imagem seguinte mostra o mapa brasileiro com a média anual da irradiação solar diária incidente sobre o plano com inclinação igual à latitude do pixel em consideração, não levando em conta a topografia local, essa configuração é a que possibilita a máxima captação da energia solar incidente.
TEMA
Autilização da energia solar de forma definitiva em residências e demais edificações, como fonte alternativa de geração de energia.
TÍTULO
Brasil tropical, um país às escuras
PROBLEMA
Identificar se o uso da energia solar utilizada em larga escala é viável e tornaria a maioria das habitações auto-suficientes na geração de energia?
OBJETIVO GERAL
Investigar os custos de implantação de instalações de captação de energia solar através da analise do levantamento de preços de implantação X o custo do KW de energia gerada.
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS
TIPO DE PESQUISA
MÉTODOS
TÉCNICA ANÁLISE
INDICADORES
INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS
a) Identificar oscustos dos materiais utilizados na implantação do sistema
Quantitativa
Analítico e observacional
Uso de modelos
Materiais, quantidades, formatos, tipos e preços,
Pesquisa de mercado, tabelas orçamentárias
b) Auferir a quantidade de energia gerada pelo sistema
Análise de conteúdo
Quantidades, períodos, medições kwtts, simuladores
Fichas de observação e registro e gráficos
c) Avaliar se o custo da implantação do sistema é compensado pela quantidade da energia gerada e em quanto tempo.
Avaliação de conteúdo
Valores, eficiência, quantidades, kwtts
Comparação dos resultados das análises
DESIGN DA PESQUISA 
5.1 RECURSOS HUMANOS
Disponibilidade de um integrante
5.2 RECURSOS MATERIAIS
a) 12 faturas de energia elétrica atualizadas 
b) Folhas de ofício, lápis, canetas
c) Planta baixa e situacional 
5.3 RECURSOS TEMPO
Previsão de utilização de 30 a 90 dias com dispêndio de 4 a 8 horas semanais.
5.4 RECURSOS MIDIA E INFORMÁTICA
a) Computador, 
b) impressora colorida, 
c) Xerox, 
d) acesso internet,
e) acesso a bibliotecas
f) Pendrive ou similar
5.6 RECURSOS EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTOS
a) Telefone
b) Máquina fotográfica
c) Calculadora
5.6 RECURSOS FINANCEIROS
Previsão de recursos necessários entre R$50,00 e R$500,00 
VIABILIDADES 
CRONOGRAMA 
TEMPO
(SEMANAS)
ATIVIDADES
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
PLANEJAMENTO
X
X
ANÁLISE DE BIBLIOGRAFIAS
X
X
X
X
ORGANIZAÇÃO DO PROJETO (PLANO)
X
X
X
ORGANIZAÇÃO DO PLANO DE ATIVIDADES
X
X
X
SUPRIMENTO DOS RECURSOS NECESSÁRIOS
X
X
EXECUÇÃO DO PLANO
X
X
ANÁLISE DOS DADOS COLETADOS
X
X
PLANO DE ANÁLISE DOS DADOS
X
X
X
ELABORAÇÃO DAS CONCLUSÕES
X
X
X
ORGANIZAÇÃO DE RELATÓRIO
X
X
APRESENTAÇÃO DO RELATÓRIO
X
X
RESERVA TÉCNICA
X
X
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CRESESB - Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvio Brito, Última modificação 11.06.2008, Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br>. Acesso em: 19 de maio de 2015
E-XACTA, Belo Horizonte, v. 4, n. 3, p. 117-136. (2011). Editora UniBH.
Disponível em: <www.unibh.br/revistas/exacta/>
INSTITUTO IDEAL. Simulador solar. disponível em <http://www.americadosol.org/simulador/>
INPE. Atlas Brasileiro de Energia Solar. 2006, São José dos campos, SP. Disponível em:<http://sonda.ccst.inpe.br/publicacoes/atlas_solar.html> 
MARQUES , Augusto A. FERNANDES, Isabel Simão. COSTA, Adriano, IX CONGIC – Congresso de Iniciação Científica do IFRN. 2013. Disponível em: <http://portal.ifrn.edu.br/pesquisa/eventos/congic>
PINHO, João Tavares. GALDINO, Marco Antonio. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Edição revisada e Atualizada, CEPEL-CRECESB , Rio de janeiro, Março de 2014. Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br>
UFRGS. Programa RADIASOL. Disponível em:
<http://www.solar.ufrgs.br/#softwares>. Acesso em: 13 de março de 2014.
VIEIRA, Rafael. Economia e fontes alternativas de energia. 2008. Disponível em: 
<http://www.unigranrio.br/unidades_acad/ein/recursos/download/Apresentaxo_Rafael_Vieira.ppt #1>. Acesso em 19 de maio de 2015