Energias Alternativas

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Amazonas – UFAM
Instituto de Natureza e Cultura – INC
Licenciatura em Ciências: Biologia e Química
DESENVOLVIMENTO DE PROJETO PARA APROVEITAMENTO DE ENERGIA SOLAR EM ESCOLAS PÚBLICAS EM UM DOS MUNICÍPIPOS DO INTERIOR DO AMAZONAS
Benjamin Constant – AM
2020
Alexsander da Silva Patrício
Carlos Cavalcante de Oliveira
Igor Tourinho dos Santos
Margred Lima
DESENVOLVIMENTO DE PROJETO PARA APROVEITAMENTO DE ENERGIA SOLAR EM ESCOLAS PÚBLICAS EM UM DOS MUNICÍPIPOS DO INTERIOR DO AMAZONAS
 (
Trabalho apresentado para obtenção de nota parcial na disciplina de Energias Alternativas, ministrada pela Profa. Jasmim Ribeiro da Silva.
)
Benjamin Constant – AM
2020
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO…………………………………………………………….…………01
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA...………………………………………....02
2. OBJETIVOS..........................................................................................
2.1 GERAL............................................................................................
2.2 ESPECÍFICOS................................................................................
3. METODOLOGIA...…………………….…………….…............................
4. RESULTADOSE ESPERADOS....................…….………………...…...
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS….…….……………………………….…
INTRODUÇÃO
O desenvolvimento da humanidade, ao longo de muitos anos garantiu melhores índices de conforto e longevidade devido a avanços na agricultura, na medicina, dentre outros. A partir destes, a densidade populacional no planeta vem aumentando e, com isso, também aumenta a procura por mais recursos energéticos, causando impactos ambientais, que vem sendo discutido mundialmente, mediante a conscientização da gravidade da questão. Tal desenvolvimento da sociedade e o consumo de energia se apresentam intimamente ligados em determinados aspectos, estabelecendo uma relação clara entre causa e efeito.
Mundialmente, a fonte energética mais utilizada para a produção de energia elétrica é proveniente de fontes fósseis e não renováveis como o petróleo, o carvão mineral e o gás natural. As grandes dependências de fontes renováveis de energia têm acarretado, além da preocupação permanente com o seu esgotamento, a emissão de gases tóxicos e poluentes e material particulado. Dos gases liberados para a atmosfera, os mais preocupantes do ponto de vista mundial são os gases do efeito estufa, destacando-se o dióxido de carbono. (FREITAS & DATHEN, 2013)
Segundo Eduardo e Moreira (2014) várias são as razões para o fomento às fontes renováveis alternativas. Atualmente, os recursos naturais e renováveis tem sido o foco de inúmeras pesquisas, impulsionadas pelo aumento das preocupações com o meio ambiente, devido aos problemas ecológicos e do aquecimento global, gerados pela utilização de combustíveis fósseis. O aproveitamento correto das fontes renováveis é um excelente modo de substituir as energias sujas e evitar dados ao planeta.
Com a crescente crise ambiental e grande emissão de gases poluentes, provocados pelo exagerado uso de energia proveniente de combustíveis fósseis, o uso de energias limpas cresce cada vez mais no mundo, especificamente a energia solar fotovoltaica.
O sol é primordial para as energias renováveis, pois é a partir dele que se originam todas as fontes de energias alternativas, a energia solar voltaica é considerada a mais viável para o desenvolvimento das energias alternativas (SANTOS & FARRERETO, 2016).
Todavia, a tecnologia atual em sistemas fotovoltaicos ainda não está totalmente implementada satisfatoriamente, isso devido a um sistema caro para toda a população, outra desvantagem é que este sistema não gera energia à noite, sem contar que mesmo gerado energia em dias chuvosos a intensidade é baixa.
Sabe-se que a conexão entre os conceitos energéticos e as práticas pedagógicas ambientais, se entende de que forma a energia afeta diretamente o ambiente, a cultura e a humanidade. Entre tanto se compreende as causas de profundas transformações sociais e culturais existentes, valorizando a auto-estima do indivíduo e resgatando sua própria cultura e identidade, transformando-se em agente de preservação cultural e ambiental.
Nesse sentido de contemplar esses grandes fatores, a Educação Ambiental deve unir-se à educação patrimonial. Afinal, uma apropriação consciente pelas comunidades de seus patrimônios com conhecimento crítico do que representam, são fatores indispensáveis na preservação sustentável desses bens culturais e ambientais comuns a toda humanidade/sociedade. 
Para Freire (2003) ele ressalta-se a função da reciclagem, que incentivam apenas a coleta seletiva de lixo, não permitindo espaço para implementação de políticas pedagógicas ambientais. Com base nisso, a reciclagem do lixo torna-se uma atividade-fim, ao invés de considerá-la um tema-gerador para o questionamento das causas e consequências da problemática do lixo. 
Vale ressaltar que, hoje em desenvolvimento sustentável, sendo esse conceito já bastante difundido e distorcido em todos os campos do conhecimento científico. A palavra desenvolvimento ela é contraditória pois, etimologicamente, o prefixo “des” significa negação. Portanto, destaca-se desenvolvimento seria um não-envolvimento. E acrescentar a palavra sustentável faz com que o termo seja além de contraditório, ambíguo.
O papel do educador de trazer sentido aos conteúdos apresentados em sala de aula e que mostrem aos alunos as inúmeras possibilidades para a adoção de práticas sustentáveis, vem tornando-se cada vez mais desafiador (RECH e SCHIMIN, 2016). Ainda assim, entende-se que o papel do ensino de Ciências na contemporaneidade sugere em prevenir a continuação de ações antrópicas de devastação do meio, diante da oportunidade de informar os alunos de energias não renováveis que impactam o meio ambiente, como também as energias de forma limpa que preserve os recursos naturais, como consequência direta na qualidade de vida e questões sociais (ASSIS e TEIXEIRA, 2003).
Assim, nessa era contemporânea na qual há dificuldades econômicas e pressões da sociedade por uma vida mais saudável, preocupada com as consequências da queima dos combustíveis fósseis e como estes afetarão o clima, faz-se mais do que o necessário adotar fontes de energias renováveis. Desta forma, foi escolhido o tema em questão por não ser tão valorizado pela maioria dos alunos, e muita das vezes, ser apenas um tema transversal que passa despercebido apenas para atividades simples de aquisição de notas para o bimestre, deixando um défice em um assunto de suma importância.
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
1.1 Desenvolvimento da Energia Solar
A crise energética na década de 70 criou um aumento no interesse para busca de novas energias renováveis, entre elas a energia fotovoltaica, que levou o governo dos Estados Unidos da América a subsidiar pesquisas como a NERL (National Renewable Energy Laboratory) para o desenvolvimento e avanços significativos na tecnologia fotovoltaica. 
Em 1877 W. G. Adams e R. E. Day desenvolveram o primeiro dispositivo de produção de eletricidade por exposição à luz. Esse dispositivo era feito de selênio e no final do século XIX; o engenheiro Werner Siemens começou a comercializar essas células de selênio como fotômetros para máquinas fotográficas (Vallêra; Brito, 2006, p. 10). 
Com a redução dos custos de fabricação na década de 80 e a utilização de novos materiais, o custo para instalação dessa energia passou a se tornar mais viável, sendo utilizado em várias aplicações diferentes. Na atualidade, é observado um desenvolvimento acelerado da indústria fotovoltaica, que visa ampliar o uso em massa de energia solar e a substituição de matrizes de energia convencionais (ANEEL, 2020).
1.2 Efeito Fotovoltaico
Segundo Jardim (2004), a definição de energia fotovoltaica é a utilização de ondas eletromagnéticas, captadas por placas solares montadas a partir de um sistema de células solares. Essas células são constituídas por materiais que possuem propriedades físicas que ajudam na produção do efeito fotovoltaico.O efeito Fotovoltaico acontece em materiais chamados de semicondutores, caracterizados por possuírem uma banda de energia onde é permitida a presença de elétrons, e outra vazia de condução (BARROS 2011). De acordo com o autor o semicondutor atualmente mais utilizado é o silício, por seus átomos formarem uma rede cristalina e possuírem quatro elétrons de ligação. 
O mesmo autor afirma que a partir do silício puro, se forem introduzidos átomos de boro e átomos de fósforo, é formada uma junção aonde elétrons livres passam a preencher as lacunas. As cargas presas formam um campo elétrico que dificultam a passagem de elétrons da camada n para camada p, até que não seja mais possível a transição de elétrons para camada p. Essa junção pn, quando exposta a fótons de maior energia, dá início a formação de pares elétron-vazio; quando isso acontece aonde o campo elétrico é diferente de zero, as cargas dão origem a uma diferença de potencial a qual é chamada de Efeito Fotovoltaico (Santos et. al, 2013).
1.3 Energias renováveis e o efeito na sociedade
Não é de hoje que a demanda por energia elétrica e fóssil vem crescendo. Há cada vez mais carros nas ruas, lâmpadas e aparelhos nas casas e telas de alta definição nos cinemas. Tudo isso exige novas fontes de energia, as quais podem causar danos ao meio ambiente ou simplesmente serem limitadas demais. Em algum momento, tudo precisará ser reconfigurado.
Fontes de energia mais sustentável permitem que uma estrutura urbana se mantenha com o mínimo de custo extra, dando suporte a outros investimentos, melhor qualidade de vida e vários outros benefícios.
A demanda por energia não parece que vai diminuir tão cedo, então é melhor encontrar novas formas de aproveitar os recursos disponíveis hoje.
Sustentabilidade não é algo que beneficia qualquer um imediatamente. Por isso mesmo, é uma característica deixada de lado por diversas pessoas e instituições ao pensar em suas estruturas e regras. Porém, sem um sistema sustentável, obviamente, a tendência é que tudo comece a ruir em algum momento. (REIS, 2000)
Investir em energias sustentáveis é um dos principais meios para aumentar o tempo de vida de um ambiente urbano. Como eletricidade é uma de suas principais demandas, ter uma fonte capaz de supri-la por tempo quase indeterminado é sempre uma vantagem considerável, independentemente do seu propósito.
Até fontes aparentemente infinitas podem secar, mesmo que temporariamente, caso sejam usadas sem nenhum cuidado ou haja perturbações climáticas. Represas, por exemplo, podem ficar secas se não houver chuva por muito tempo. Mesmo que você tenha o suficiente hoje, aumentar a eficiência de suas fontes de energia é uma forma de evitar que isso te afete negativamente amanhã (LORA, 2006).
2. METODOLOGIA
A pesquisa será realizada em duas escolas da rede estadual do Município de Benjamin Constant, AM a 1118 km da capital Manaus. Tendo como público alvo os alunos do ensino médio, com faixa etária entre 16 a 19 anos.
No primeiro momento será realizado levantando dados referentes a insolação local e aspectos bioclimáticos da região, técnicas de implantação de sistemas fotovoltaicos, impacto causado no conforto ambiental do edifício, eficiência e vantagens do sistema, custos para a implantação, e influência da tecnologia no ambiente escolar. Além de visualizações no Google Maps para análise de dados de posicionamento geográfico e correntes de ar em torno da instituição de ensino.
Em seguida, serão realizadas palestras e atividades lúdicas envolvendo o tema de “Energias Renováveis”, com o intuito de informar a classe de alunos e sanar dúvidas pertinentes a essas formas de produção de energia, como questões econômicas e ambientais.
Por fim, será construído um modelo de células fotovoltaicas na escola para exposição aos alunos e professores da instituição, como objetivo de aprimorarem o conhecimento obtido sobre energias fotovoltaica. O sistema solar adquirido será testado em diferentes horários para analisar a capacidade de carga que poderia ser fornecida, assim, realizando o projeto elétrico para a escola em questão. Em último momento, será aplicado um questionário semiestruturado contendo 5 questões, visando no resultado da aprendizagem dos alunos nesse período do projeto
A forma de análise dos resultados possuirá caráter qualitativa, de forma que o público alvo estará mais livre para abordar os seus pontos de vista sobre determinados assuntos que estejam relacionados com o objeto de estudo.
3. RESULTADOS ESPERADOS
Com base nas ações descritas na metodologia, pode-se organizar tópicos de resultados que podem ser esperados para esta pesquisa.
3.1 Pesquisa Teórica 
Espera-se conseguir os dados com o auxílio da internet, os quais na maioria das vezes, estão atualizados, assim, aspectos como sistemas elétricos fotovoltaicos, aproveitamento de fontes de energia renováveis e análise do local a ser implantado o sistema poderão revisados e estudados, dando maior acurácia ao trabalho.
3.2 Análise e escolha do sistema adotado
O sistema a ser adotado será implementado visando causar um conforto maior para as pessoas que irão usar o equipamento tendo como consequência uma economia nos gastos, a posição e a localização teve como base a irradiação solar no local da instalação.
3.3 Elaboração de um Sistema Fotovoltaico em uma escola pública 
Tendo uma visão para com todos, a escola tem uma necessidade de implementar projetos voltados a fontes de energias renováveis à nível global, para que benefícios desse sistema seja de tal forma reconhecida pela população em geral, tanto no Brasil quanto em outros países carece desse sistema, principalmente os países com mais desenvolvimento e com o crescimento da população. Com base nisso, as escolas tem uma certa carga de estimular os alunos a ser o próprio conhecedor do sistema, para que diante dos fatos tenham a curiosidade dos benefícios no seu dia a dia.
Todavia, o sistema fotovoltaico apresenta barreiras, que são os seus custos benefícios a serem usados nessa técnica (SEGUEL, 2009). Com a elaboração desse sistema dentro da escola, os alunos terão a visão de como esse sistema é elaborado de maneira dinâmica. 
3.4 Energias Renováveis na educação
Com as metodologias envolvendo palestras e o ensino lúdico, espera-se que os alunos se apropriem desses conhecimentos e sirvam de multiplicadores para os grupos sociais os quais estão imersos. A formação de caráter frente questões ambientais torna-se de suma importância nos dias atuais, e fazer com esse público alvo tão jovem se interessem pela temática e pratiquem essa “conscientização energética” é crucial para que a sociedade futura possa usufruir de fontes de energia limpa.
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Agência Nacional de Energia Elétrica (Brasil). Atlas de energia elétrica do Brasil. Brasília: ANEEL, 2013. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/consulta_publica/documentos/NT_180TA2404.pdf. Acessado em 05/2020.
 
ASSIS, Alice; TEIXEIRA, de Pacubi Baierl. Algumas considerações sobre o ensino e a aprendizagem do conceito de energia. Ciência & Educação, v.9, n.1, p.41-52, 2003.
BARROS, Hugo Albuquerque. Anteprojeto de um sistema de 12KWp conectado à rede. Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, 2011.
EDUARDO, C.; MOREIRA, S. Fontes alternativas de energia renovável, que possibilitam a prevenção do meio ambiente. Revista de Divulgação do Projeto Universidade PETROBRAS/IF Fluminense, v. 1, p. 397-402, 2014.
FREITAS, G.C.; DATHEIN, R. As energias renováveis no Brasil: uma avaliação acerca das implicações para o desenvolvimento socioeconômico e ambiental. Revista Nexos Econômicos, v. 7, n. 1, p. 71-94, 2013
FREIRE, Paulo. Ação Cultural para a Liberdade e outros escritos. São Paulo: Paz e Terra,10a ed., 2003.
JARDIM, C. da S.; SALAMONI, I.; RÜTHER, R.; KNOB, P.; DINIZ, A.S.C. O Potencial dos Sistemas Fotovoltaicos Interligados a Rede Elétrica em Áreas Urbanas: Dois Estudos de Caso. Belo Horizonte, 2004. Disponível em: http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?pid=MSC0000000022004000200029&script=sci_arttext.Acessado em 05/2016.
LORA, Electo Eduardo Silva: HADDAD, Jamil (Coord.). Geração distribuída: aspectos tecnológicos, ambientais e institucionais. Rio de Janeiro: Interciência, 2006.
REIS, L.B. dos e SILVEIRA, S. (orgs.). Energia Elétrica para o Desenvolvimento Sustentável. São Paulo: Edusp, 2000.
SANTOS & FARRERETO, C. V.; T. R. Fogão Solar: Ferramenta viável para cozimento de alimentos a partir de materiais de baixo custo. Ver. Virtual Qumim, Niterói, RJ, 2015.
SANTOS, L.P.; PEREIRA, R.H.; LOPES, V.C.; Geração Distribuída: Sistema de cogeração fotovoltaico conectado à rede elétrica de baixa tensão. UNIBH, 2013.
SEGUEL; Julio Igor, L. Projeto de um sistema fotovoltaico autônomo de suprimento de energia técnica MPPT e controle digital. Universidade Federal de Minas Gerias, Escola de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. Belo Horizonte, Agosto de 2009.
Vallêra, A. M., & Brito, M. C. (2006). Meio século de história fotovoltaica. Gazeta da física, 29.