Planejamento_Energetico_e_Desenvolvimento_Sustentado_CLAGTEE_2009

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FATEC São José dos Campos – Meio Ambiente- Manufatura Aeronáutica B - Prof. Wellington Rios
Camila Alves B. Vieira, Rafael do Nascimento Santana[1: ]
Abstract-The Solar energy is the name given to any type of capture of light energy (and, in a sense, the thermal energy) from the sun, and subsequent transformation of this energy captured in a form usable by humans, either directly for heating as water or electricity or mechanical power. Brazil is still scarce in the use of renewable energy, something that is difficult to accept, since this mode of energy production is very viable in many ways.
Sistema de aquecimento Solar
: 
tecnologias, custos e viabilidade 
Index Terms – 
Solar Heaters, Photovoltaic panels, advantages, disadvantages, Brazilian Solar Program, Government incentives.
IntroduÇÃO
Hoje podemos dizer que a energia move o mundo. A energia esta diretamente relacionada ao desenvolvimento de um país e o que mais se pensa e desenvolve agora são seus métodos de obtenção, qual será o mais lucrativo, mais sustentável, mais viável, ou seja, são muitos os fatores que são, ou ao menos deveriam, ser analisados. 
Abordado neste relatório esta a energia proveniente do sol, a energia solar é responsável por praticamente todos os processos naturais observáveis no planeta Terra. Da energia eólica associada a furacões à energia térmica no solo dos desertos ardentes, da energia cinética nas águas de um rio caudaloso à energia potencial presente no vapor de água nas nuvens, da energia elétrica em uma tempestade de raios à energia hidrelétrica, da energia fóssil à renovável, da energia que as plantas usam para crescer até a que usamos para viver, todas têm por fonte primária a energia solar. São raros os processos na superfície da Terra que não se ligam de alguma forma à energia solar.
Alguns dos motivos para o não incentivo nessa tecnologia são ausência de mecanismos de financiamento, ausência de política nacional para a criação de um mercado que permita o desenvolvimento da energia solar no Brasil (mercado atual de dois a três MW/ ano), inexistência de regulamentação que permita a inserção de energia solar na rede elétrica (usinas solares, consumidores industriais e residenciais), ausência de sinais econômicos para empresas privadas realizarem investimentos. Ou basicamente, a falta de investimento, o que entende é que os investimentos vão para tecnologias de obtenção de energia que dão lucro mais rápido, ou seja, não esta sendo analisados todos os fatores citados anteriormente.
Energia Solar
A energia solar é a energia eletromagnética proveniente do sol, onde é produzida através de reações nucleares, e que, propagando-se através do espaço interplanetário, incide na superfície da Terra. O total de energia solar que incide na superfície da terra em 1 ano é superior a 10.000 vezes o consumo anual de energia bruta da humanidade. Esta é medida por instrumentos denominados piranômetros, solarímetros ou radiômetros, normalmente operados por instituições de pesquisa científica. A potência solar instantânea que incide em determinado ponto é normalmente medida em W/m2 (potência/área) e o total de energia em um dia que atinge este ponto é normalmente medido em kWh/m2. Dia (energia/área/dia). Muitas outras unidades são também utilizadas correntemente (J/m2, cal/cm2. min, BTU/ft2. dia, etc.), de forma que muitas vezes faz-se necessária uma tabela de conversão. 
Conforme é esperado, o Brasil, com seu território situado em sua maioria em latitudes entre o Equador e o Trópico de Capricórnio, apresenta uma incidência de energia solar bastante favorável. A potência instantânea incidente na superfície terrestre pode atingir valores superiores a 1000W/m2. A média anual de energia incidente na maior parte do Brasil varia entre 4kWh/m2.dia e 5kWh/m2.dia.
Os métodos de captura da energia solar classificam-se em diretos ou indiretos:
Direto significa que há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem. Exemplos:
A energia solar atinge uma célula fotovoltaica criando eletricidade. (A conversão a partir de células fotovoltaicas é classificada como direta, apesar de que a energia elétrica gerada precisará de nova conversão - em energia luminosa ou mecânica, por exemplo - para se fazer útil.)
A energia solar atinge uma superfície escura e é transformada em calor, que aquecerá uma quantidade de água, por exemplo - esse princípio é muito utilizado em aquecedores solares.
Indireto significa que precisará haver mais de uma transformação para que surja energia utilizável. Exemplo: Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol.
Também se classificam em passivos e ativos:
Sistemas passivos são geralmente diretos, apesar de envolverem (algumas vezes) fluxos em convecção, que é tecnicamente uma conversão de calor em energia mecânica.
Sistemas ativos são sistemas que apelam ao auxílio de dispositivos elétricos, mecânicos ou químicos para aumentar a efetividade da coleta. Sistemas indiretos são quase sempre também ativos.
Aquecedores Solares
Um sistema básico de Aquecimento de água por Energia Solar é composto de coletores solares (placas) e reservatório térmico (Boiler).
As placas coletoras são responsáveis pela absorção da radiação solar. O calor do sol, captado pelas placas do aquecedor solar, é transferido para a água que circula no interior de suas tubulações de cobre.
O reservatório térmico, também conhecido por Boiler, é um recipiente para armazenamento da água aquecida. São cilindros de cobre, inox ou polipropileno, isolados termicamente com poliuretano expandido sem CFC, que não agride a camada de ozônio. Desta forma, a água é conservada aquecida para consumo posterior. A caixa de água fria alimenta o reservatório térmico do aquecedor solar, mantendo-o sempre cheio.
Em sistemas convencionais, a água circula entre os coletores e o reservatório térmico através de um sistema natural chamado termossifão. Nesse sistema, a água dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Assim a água fria “empurra” a água quente gerando a circulação. Esses sistemas são chamados da circulação natural ou termossifão.
A circulação da água também pode ser feita através de motobombas em um processo chamado de circulação forçada ou bombeado, e são normalmente utilizados em piscinas e sistemas de grandes volumes 
Painéis Fotovoltaicos
Painéis solares fotovoltaicos são dispositivos utilizados para converter a energia da luz do Sol em energia elétrica. Os painéis solares fotovoltaicos são compostos por células solares, assim designadas já que captam, em geral, a luz do Sol. Estas células são, por vezes, e com maior propriedade, chamadas de células fotovoltaicas, ou seja, criam uma diferença de potencial elétrico por ação da luz (seja do Sol ou da sua casa.). As células solares contam com o efeito fotovoltaico para absorver a energia do sol e fazem a corrente elétrica fruir entre duas camadas com cargas opostas.
 Atualmente, os custos associados aos painéis solares, que são muito caros, tornam esta opção ainda pouco eficiente e rentável. O aumento do custo dos combustíveis fósseis, e a experiência adquirida na produção de célula solares, que tem vindo a reduzir o custo das mesmas, indicam que este tipo de energia será tendencialmente mais utilizado.
Visão da Estação Espacial Internacional e seus painéis solares.
Uma "árvore" fotovoltaica na Áustria.
Exemplo: Solar Ark, localizado em Gifu/Japão: esse edifício gera por ano cerca de 530.000 kW, equivalente a 128.610 litros de petróleo.
Vantagens e Desvantagens
Vantagens
A energia solar não polui durante sua produção. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente.
As centrais necessitam de manutenção mínima.
Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempoem que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável.
A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão.
Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e conseqüentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão.
Desvantagens
Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar pode ser maior do que a energia gerada por ele. 
Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia.
Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia.
Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com freqüente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade.
As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja).
Programa Solar Brasileiro
Pesquisadores da Universidade Federal de Santa Catarina mostraram que, entre 2012 e 2013, algumas regiões do Brasil já poderão ter preços equivalentes de energia fotovoltaica e energia convencional.
Os dados são resultado de simulações de cenários para um eventual Programa Solar Brasileiro. As simulações identificam, entre diversos itens, o custo total do programa, o impacto tarifário que terá através da diluição dos custos aos consumidores finais e o momento em que o preço da energia fotovoltaica e da energia convencional será o mesmo para o usuário final.
Foram realizadas simulações para diferentes portes de programa, taxas internas de retorno ao investidor, duração e período de pagamento da tarifa-prêmio. As simulações visam atingir um modelo que seja interessante o suficiente para atrair investidores e que ao mesmo tempo não tenha um impacto tarifário de grande magnitude para o usuário final.
O trabalho detalha exemplo de cenário desenvolvido para um programa de 1.000 MWp a serem instalados num período de 10 anos.
A energia convencional começará a ter o mesmo preço da energia fotovoltaica, na região de Fortaleza, a partir de 2013. Nesse ano, segundo o cenário proposto, Fortaleza terá uma tarifa convencional de energia para o setor residencial de 0,62 R$/kWh, o mesmo valor que será o preço da energia fotovoltaica para essa região.
A questão é que quanto mais tarde o Brasil investir nesta tecnologia, mais ele se colocará atrás com relação aos países que já investem no que tange à maturidade e domínio tecnológico. Quanto mais cedo o país investir, mais cedo ele desenvolverá tanto nas áreas econômicas e sociais, através da criação de uma indústria local e da geração de novos postos de trabalho, quanto na energética, através da diversificação da sua matriz.
Apesar de o Brasil ser um país em desenvolvimento, ele apresenta uma parcela de consumidores com possibilidades de assumir os custos de um programa fotovoltaico de proporção considerável. O país apresenta excelentes níveis de radiação solar. Neste trabalho demonstrou-se que isto é possível com um impacto tarifário de pequenas proporções e que se estende somente àquelas camadas da população com um maior poder aquisitivo.
INCENTIVOS DO GOVERNO
Ao anunciar a segunda fase do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), o governo deu um novo estímulo à indústria de aquecimento solar no Brasil. Afinal, um dos carros-chefes do programa – a construção de 1 milhão de moradias, através do programa Minha Casa, Minha Vida – estipula que essas residências sejam equipadas com coletores solares para aquecimento de água. Além de uma série de leis municipais e estaduais que prevêem o uso do equipamento, o programa promete estimular o mercado, além da produção tecnológica no setor de energia solar.
As primeiras reações ao projeto já são sentidas na indústria. Um dos principais fabricantes de coletores solares do Brasil, a Soletrol, em função das novas iniciativas, prevê investir R$ 10 milhões até o fim de 2011, a fim de aumentar sua capacidade de produção em cerca de 50%.
Chuveiro elétrico
Universidades também acompanham a expansão da energia solar no país. No Labsolar, que é parte do Laboratório de Engenharia de Processos de Conversão e Tecnologia de Energia da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), já está em curso um mapeamento de impacto para demonstrar a órgãos governamentais que substituir os chuveiros elétricos por equipamentos solares de bom desempenho vale à pena.
Chuveiros elétricos representa cerca de 24% do total da demanda energética residencial. “Atualmente, o Brasil reserva, em geração, um quarto da capacidade de Itaipu para fazer frente a chuveiros elétricos. Isso equivale a aproximadamente US$ 4 bilhões em investimentos”
O pesquisador diz que o país poderia destinar 50% dos investimentos em energia elétrica para suprir chuveiros elétricos à área de coletores solares. Isso levaria a um acréscimo anual de 4 milhões a 5 milhões de m² de unidades solares instalados. 
Leis por todo o país
Estados e cidades vêm aprovando novas leis que estimulam ainda mais o mercado de aquecimento solar.
O Brasil possui hoje 26 leis estaduais e municipais aprovadas, 31 em tramitação e 22 arquivadas. 
Em Manaus (AM), um PL institui um programa de incentivos ao uso de energia solar em edificações urbanas. Em Vitória (ES), outro projeto busca autorizar o Poder Executivo a instituir e desenvolver o Programa de Fontes Alternativas de Energia. Em Santa Catarina, um PL dispõe sobre a instalação de sistema de aquecimento de água por energia solar em edificações do estado. E em Belo Horizonte (MG) tramita um projeto de lei que estabelece a obrigatoriedade da instalação de sistemas de aquecimento de água por energia solar nas novas edificações do município.
As implicações para o mercado da iminência de eventos como a Copa do Mundo de 2014 e as Olimpíadas de 2016. “A FIFA e o Comitê Olímpico Internacional estão com propostas de projetos verdes, e isso se traduz também na aplicação de energia solar térmica, como estádios solares.
Qualidade e eficiência
Outras iniciativas que vêm sendo implementadas pelo governo federal dão continuidade a esse movimento ascendente da indústria de coletores, como o Programa Brasileiro de Etiquetagem. “Esse programa garante a qualidade dos coletores solares por meio da avaliação do Procel e do Inmetro. E há ainda estímulos à produção, com recursos do BNDES e da Caixa Econômica, que participa do Minha Casa, Minha Vida
A qualidade dos equipamentos solares é fundamental para que a economia obtida com seu uso chegue a 70% ou 80% da despesa anual com energia, o que significa a amortização do investimento em três ou quatro anos.
E o próprio coletor pode ainda ser melhorado. A Nanoselect, da incubadora de empresas da UFRJ, desenvolve no momento uma película de revestimento para coletores solares que pode absorver até 98% da irradiação solar, praticamente anulando a perda de energia. “Em geral, a superfície preta dos coletores convencionais absorve mais ou menos 90% da radiação solar. Mas o coletor perde energia, pois emite radiação, o que conseguimos evitar com essa nova tecnologia. Além disso, o produto possibilita que a superfície do coletor seja menor, reduzindoseu custo.
CONCLUSÃO
As matrizes energéticas mais comumente usadas no mundo desde a Revolução Industrial são o petróleo e o carvão, somando-se a eles, nas últimas décadas, as usinas nucleares. Deles extraímos combustíveis, energia elétrica e matéria-prima para os mais diversos produtos. No entanto, para construirmos um mundo melhor, mais sustentável, devemos cada vez mais pesquisar e utilizar fontes alternativas de energia, as que nossos antepassados há séculos utilizavam: a água, os ventos e o sol. 
REFERËNCIAS
http://www.aspe.es.gov.br/PALESTRAS/III%20Forum%20de%20Energia/Maur%C3%ADcio%20Moszkowicz.pdf
http://cresesb.cepel.br/content.php?catid%5B%5D=2&catid%5B%5D=5
http://www.soletrol.com.br/educacional/comofunciona.php
http://pt.wikipedia.org/wiki/Painel_solar_fotovoltaico
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-solar-no-brasil-pode-ser-vantajosa-a-partir-de-2013&id=010115081002
http://www.coletivoverde.com.br/energia-solar/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar#Vantagens_e_desvantagens_da_energia_solar
http://www.energiahoje.com/brasilenergia/noticiario/2010/05/01/409566/minha-casa-solar.html
http://greatsiff.blogspot.com/2010/11/novas-moradias-do-projeto-minha-casa.html
http://www.agenciasebrae.com.br/noticia.kmf?canal=41&cod=9985173