Energia Solar

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Energias Renováveis
Prof.Dr. Rafael Balbino Cardoso
e-mail: cardosorb@unifei.edu.br
1º semestre /2013
Energia solar (térmica e fotovoltaica)
Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI
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SUMÁRIO
� 1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
� 2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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1. ENERGIA SOLAR
� Radiação solar:
�No plano da órbita = 1370 W/m²
�Na superfície = 240 W/m² (total) e 170 W/m² (Absorvida)
No interior do Sol, estrela com massa de 2 x 1027 ton, 
696 Mm de raio e 5800 K de temperatura superficial, 
ocorrem reações de fusão no núcleo estelar, a 15 MK, 
consumindo 4,3 Mt de massa por segundo, gerando 3,9 
x 1026W, com uma potência na superfície de 64 MW/m2
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1. ENERGIA SOLAR
� Radiação solar: Medidores e componentes da radiação
Radiação direta e indireta
Piranômetros
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1. ENERGIA SOLAR
� O dia do ano influencia a distância da Terra com relação ao Sol, bem 
como nos índices de radiação.
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1. ENERGIA SOLAR
� A distância do sol com relação a Terra é influenciada pelo número do 
dia do ano (1º Janeiro=1 e 31 Dezembro=365).
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1. ENERGIA SOLAR
� O número de horas astronômico do dia (N) é influenciado pela latitude 
(ρ) e declinação solar (δ) .
36023,45sen (284 n)
365
 δ= +  
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1. ENERGIA SOLAR
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1. ENERGIA SOLAR
� A dose de radiação solar também é influenciada pela latitude (ρ) e 
declinação solar (δ), bem como pela distância média da Terra com 
relação ao sol .
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1. ENERGIA SOLAR
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1. ENERGIA SOLAR
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1. ENERGIA SOLAR
� Radiação solar: Intensidade de energia solar no Brasil.
Média em janeiro Média julho 
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1. ENERGIA SOLAR
� Radiação solar: A intensidade efetiva da radiação solar em uma 
superfície plana e fixa depende da inclinação dessa superfície (α), sua 
orientação em relação ao meridiano (azimute), da latitude local (λ) bem 
como do horário e do dia do ano (δ e ω). Tipicamente, para uma boa 
recuperação da energia solar no meses mais frios do ano, se adota como 
inclinação a latitude local mais 10 a 15 graus.
INCLINAÇÃO
θ
I = Io. cos(θ)
Para um coletor alinhado com o meridiano:
cos(θ)= cos(δ) cos(ω) cos(λ+α) + sin(δ)sin(λ +α)
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1. ENERGIA SOLAR
Radiação solar: Formas de aproveitamento
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1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
Forma mais eficiente para aproveitamento de calor
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�Sistema de aquecimento de água (coletor solar térmico)
�Componentes:
�Vidros
�Chapa de alumínio (preta)
�Isolante térmico
�Moldura de alumínio
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
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�Sistema de aquecimento de água (coletor solar térmico)
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
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�Seleção de coletor solar (tecnologia), em função da temperatura de 
operação
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
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� Sistema de aquecimento de água (residências de baixa renda)
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
Laboratório de Hidromecânica - UNIFEI Laboratório de Hidromecânica - UNIFEI
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� Tecnologias
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
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� Tecnologias
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
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� A eficiência dos coletores solares depende da radiação incidente, 
da temperatura de operação e da vazão de água em aquecimento. 
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
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� Sistema de aquecimento de água (coletor solar térmico)
Desempenho:
A eficiência dos sistemas térmicos solares fica entre 40 a 70% e 
depende principalmente da disponibilidade de radiação solar, 
desenho do sistema (área do coletor e volume do tanque de 
armazenamento, isolamento térmico) e condições de uso 
(temperatura da água). O Método F permite estimar a fração de 
energia requerida para aquecimento que pode ser atendida pela 
energia solar e permite estimar a viabilidade econômica desses 
sistemas.
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
mês
solar
mês D
QF =
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1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
� Resultados: Fração Solar média anual:
Região Fração solar média (Fai)
Sul 62,8%
Sudeste 72,1%
Centro-Oeste 82,1%
Nordeste 88,3%
Norte 77,4%
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1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
� Resultados: Economia de energia e RDP
Região
Economia de 
Energia
(MWh)
Redução de Demanda 
de Ponta (MW)
Sul 165.491 216
Sudeste 736.242 837
Centro-Oeste 108.175 108
Nordeste 58.172 54
Norte 5.099 5
Brasil 1.073.179 1.220
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SUMÁRIO
� 1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
� 2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA (Curvas características de 
células fotovoltaicas)
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2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA (Instalação do painel 
fotovoltaico)
Fe em metros, 
privilegiando o inverno