Energia Solar

Energia Solar

CAMPOS DO JORDÃO 1

. Campus_CJO

. Técnico em Edificações 3° Mód.

. Técnicas de Construção Civil 3

. Prof. Dr.: Walter Luíz Andrade

. Felipe da Matta

Maíra Cláudia Monique Michele Nataly Monteiro

. Objetivo: Realizar pesquisa sobre o tema, com intuito de adquirir conhecimentos, analisando os diferentes tipos de sistemas de coletores solares, sua funcionalidade e aplicação.

1.0Introdução...................................................................4
2.0 Tipos de aproveitamento solar5
2.1 Aproveitamento solar passivo5
2.2 Aproveitamento solar ativo5
3.0 Aproveitamento solar ativo Espelho5
3.1 Placas coletoras de Concentração6
3.2 Placas Fotovoltaicas7
3.3 Coletores solar plano8
4.0 Aproveitamento solar passivo10
5.0Conclusão......................................................................12
6.0Bibliografia.....................................................................13
fig.1Funcionamento do sistema.............................................6
fig.2Usina solar.......................................................................6
fig.3Placas de Concentração..................................................7
fig.4Placa Parabólica..............................................................7
fig.5Funcionamento das placas..............................................8
fig.6Placas Fotovoltaicas........................................................8
fig.7Placa coletora..................................................................7
fig.8Funcionamento do sistema coletor..................................10
fig.9Iluminação interior............................................................1
fig.10Fachada envidraçada.......................................................1
fig.1Residência sustentável.....................................................1
fig.12Uso de vegetação - inverno/verão …...............................1

Figuras 3

1.0 – Introdução

Diante ao alto consumo de energia elétrica no setor residencial, o aproveitamento da luz solar, tanto para geração de energia como para seu racionamento em residências, através do aquecimento de água e métodos construtivos, surge como uma das alternativas mais viáveis em termos de sustentabilidade para se empregar no ramo da engenharia para incentivar o uso de energia renovável entre a população, causando assim o menor impacto ambiental possível. A energia solar surge não apenas como solução econômica e técnica para a redução do consumo de energia elétrica no setor residencial como também age como forma de se empregar desenvolvimento limpo, o que gera novos campos de trabalho no cenário mercantil, diante as novas pesquisas que veem sendo realizadas. É de grande importância deixar claro, que o conhecimento em solarimetria é extremamente relevante ao se projetar qualquer tipo de sistema de aquecimento solar para geração de energia ou aquecimento de água, propiciando assim um melhor aproveitamento da radiação solar durante todo o dia. O presente trabalho visa apresentar de forma clara e sucinta métodos empregados para geração de energia em grande escala e aquecimento de água em residências com o objetivo de conscientizar a quem possa interessar, a importância de se obter novos meios de geração de energia limpa e renovável.

2.0 – Tipos de Aproveitamento Solar

Existem, propriamente dizendo, dois tipos de aproveitamento solar que podem ser utilizados em edificações, são eles: 2.1 - Aproveitamento solar passivo É o aproveitamento térmico para aquecimento de ambientes que ocorre através da penetração ou absorção da luz solar nas edificações, reduzindo de modo significativo, as necessidades de aquecimento e iluminação destes. É realizado com auxílio de técnicas específicas de arquitetura e construção e dos mais variados materiais de construção disponíveis no mercado, é também chamada de arquitetura bioclimática. Por fim, é toda edificação projetada a fim de receber os raios solares, com a finalidade de se obter aquecimento e iluminação natural, evitando gastos com energia elétrica. 2.2 - Aproveitamento solar ativo É toda geração de energia ou aquecimento de fluido que necessita de mecanismos próprios para que ocorra seu funcionamento, são as placas coletoras planas e de concentração e as placas fotovoltaicas , assim como todos os componentes que fazem parte desses sistemas. Com o emprego de tal sistema é possível gerar energia mecânica com auxílio de uma turbina a vapor, e eletricidade por meio de um gerador de energia elétrica. É o que veremos nos capítulos seguintes.

3.0 Aproveitamento solar ativo – placas coletoras de concentração - Espelhos

Essa forma de conversão de energia através do sol baseia-se na concentração em um foco por meio de diferentes arranjos de espelhos, que ampliam a quantidade de raios solares a refletindo para grandes tubos com água. Captam a energia solar em uma pequena área a refletindo para uma grande área. A maior dificuldade e propagação desse tipo de sistema é que este necessita de um mecanismo para a movimentação das placas acompanhado a incidência solar durante todo o dia, o que eleva consideravelmente seu custo. Além da geração de energia limpa e renovável, este sistema pode ser construído rapidamente quando comparado com os meios convencionais, como hidrelétricas. No foco receptor se produz o aquecimento do fluido, que pela alta temperatura pode gerar vapor acionando uma turbina, gerando assim eletricidade, podendo ser distribuída às residências. Na figura 1, podemos observar seu funcionamento.

3.1 – Aproveitamento solar ativo – placas coletoras de concentração – Parabólicas

Parecidamente mas não obstante igual ao método citado, as placas de concentração parabólicas recebem os raios solares em uma grande área a refletindo para pequenas áreas, que são tubos dispostos longitudinalmente sobre estas, captam apenas radiação direta, não necessitando de mecanismos de acompanhamento solar, reduzindo assim seu custo quando comparado com os coletores de concentração - Espelho. São placas em formato curvo que encaminham os raios solares para um tubo de absorção, onde o fluido escoa e é aquecido, atingindo altas temperaturas, em média de 150°C, podendo ser utilizada para a geração de vapor, acionando uma fig.1 funcionamento do sistemafig.2 coletores de concentração turbina e consequentemente gerando energia. Esses sistemas necessitam de sistemas híbridos, operando com auxílio de gás natural, para atender a demanda em horários e dias com pouca incidência de raios solares.

3.2 – Aproveitamento solar ativo – Placas Fotovoltaicas

As placas fotovoltaicas são utilizadas para a geração contínua de eletricidade. São placas com uma estrutura de metal e vidro que permitem a montagem e ligação das células fotovoltaicas, possibilitando o aproveitamento prático da eletricidade produzida. Seu funcionamento baseiase na propriedade que certos sólidos cristalinos têm de fornecer corrente elétrica quando submetidos a raios solares. A incisão de luz solar com consequente aquecimento das placas fotovoltaicas faz com que os fótons, partícula de força eletromagnética, que a integram se choquem com os elétrons das células de silício, causando sua agitação, gerando assim uma corrente elétrica contínua, para a conversão da corrente para corrente alternada faz-se necessário que o sistema disponha de um transformador e baterias para seu armazenamento, possibilitando assim a geração de energia para a demanda de eletrodomésticos. Sua instalação é simples e o custo de manutenção é relativamente baixo possuindo ainda vida útil de aproximadamente 25 anos. Existem três tipos principais de células solares que podem ser utilizadas nas fig.3 Placas de Concentração Parabólicafig. 4 placa parabólica placas: . as células mono-cristalinas: seu rendimento elétrico é relativamente elevado entre 16% e 23%, contudo sua produção é cara, além de ser necessária um grande consumo de energia na sua fabricação. . a células poli-cristalinas: têm custo de produção inferior, porém seu rendimento é inferior, entre 1% e 13%. . as células de silício amorfo: Apresentam custa mais reduzido, entretanto seu rendimento é relativamente baixo como os da células poli-cristalinas. Por serem películas muito finas são utilizadas como material de construção, tirando ainda o proveito energético. São as mais utilizadas na fabricação de placas fotovoltaicas.

3.3 Aproveitamento solar ativo – Coletores solares planos

São placas que absorvem diretamente o calor do sol para uma tubulação interna a elas, permitindo assim o aquecimento da água. Tem a finalidade de absorver o máximo da radiação solar para aquecer o fluido que percorre a tubulação, geralmente de cobre por ter alta resistividade elétrica, a fim de aquecê-las e armazená-la para consumo, seja em residencias, hospitais, hotéis, restaurantes e os mais variados tipos de edificações. Para o suprimento de uma residência com aproximadamente quatro moradores são necessários cerca de 4m² de coletor. Abaixo segue a figura 5. funcionamento das placasfigura 6. placas fotovoltaicas funcionalidade de cada material que compõe uma placa coletora: . Vidro: impede a entrada de água em seu interior e provoca o efeito estufa, que é o principal fator para aquecimento do fluido. . Chapa de alumínio: auxilia no aquecimento do coletor e absorve o calor da luz solar. . Serpentina de cobre: é a tubulação absorvedora de calor, responsável pelo aquecimento da água. . Isolante térmico: reduz a perda de calor, e no inverno não a deixa congelar.

O sistema necessita ainda de componentes para seu funcionamento, são eles: . Placas coletoras: Absorvem a radiação solar, transmitindo o calor para a água que circula no interior da tubulação. . Reservatório Térmico: São cilindros de cobre ou inox que armazenam a água aquecida para posterior distribuição.

. Caixa d'água: Alimenta o reservatório mantendo-o sempre cheio.

Em sistemas mais simples, a água circula entre os coletores e o reservatório através de um mecanismo natural chamado termossifão. Nesse sistema, a água dos coletores fica mais quente, e portanto, menos densa que a água do reservatório, assim a água fria empurra a água quente gerando a circulação.

figura 7. placa coletora

Tal circulação também pode ser realizada por motobombas, sendo que estas são mais utilizadas em aquecimento de piscinas e sistemas de grande volume, e o por termossifão em residências.

Sua instalação é simples e a manutenção pode ser realizada sem complicações, além de usar de uma fonte de energia limpa e renovável para aquecimento de água, gerando assim menor custo em energia elétrica. Contudo é necessário que se disponha de meios convencionas de aquecimento para os dias chuvosos e de inverno.

4.0 Aproveitamento solar passivo

“[...] Sustentabilidade significa sobrevivência, entendida como a perenidade dos empreendimentos humanos e do planeta [...] implica planejar e executar ações [...] levando em conta simultaneamente as dimensões econômica, ambiental e social.[...]”

É o aproveitamento térmico para aquecimento de ambientes em edificações. Ocorre através da absorção ou penetração da radiação solar nas edificações, reduzindo assim significativamente as necessidades de aquecimento e iluminação, que são obtidas com técnicas sofisticadas de arquitetura e construção. Tem por objetivo, melhorar as condições de figura 8. funcionamento de um sistema coletor conforto térmico para os habitantes, com o menor consumo de energia convencional possível. É também chamada de arquitetura bioclimática, sendo de grande incentivo na área, por requerer melhor aperfeiçoamento das práticas construtivas do profissional. Tal sistema leva em consideração antes de projetar, a incidências dos raios solares sobre o terreno e disposição dos ambientes da edificação, para seu melhor aproveitamento no inverno e no verão dependo da região da construção. Outro fator que influencia diretamente no aproveitamento solar passivo são os materiais de construção disponíveis no mercado, sendo que o mais indicado são o uso de vidros, caixilhos e persianas com altos valores de resistência térmica, e materiais isolantes.

figura 9. iluminação gerada por vidro figura 10. fachada envidraçada

figura 1. residência sustentávelfigura 12. uso de vegetação - inverno/verão

5.0 Conclusão

A degradação do meio ambiente tem sido, sem dúvida, um dos temas mais preocupantes sobre as condições de vida no futuro. A ciência, juntamente à tecnologia, emergem como grandes protagonistas no desenvolvimento de novos métodos de se obter energia evitando gastos e a degradação do meio ambiente. A energia gerada pelo sol, que é inesgotável em escala de tempo, surge como uma das principais fontes de luz e calor para diminuir tal problema, sendo talvez uma das alternativas energéticas mais promissoras atualmente.

Com o trabalho aqui proposto, pode-se concluir que os sistemas de aproveitamento de energia solar para aquecimento de ambientes e fluidos e geração de energia são de grande importância na contribuição de geração de energia limpa e inesgotável,substituindo assim os combustíveis fósseis, apontando como uma das tecnologias economicamente mais atraentes e competitivas, tendo inúmeras vantagens, que já foram aqui descritas, tendo apenas como ponto fraco o fato da incidência solar no inverno ser baixa. Para tanto é imprescindível o investimento governamental no desenvolvimento de novas tecnologias que possam captar, armazenar e distribuir a energia gerada pelo sol em todas as épocas do ano.

6.0 Bibliografia w.arquitecologia.com.br w.aneel.gov.br w.soliclima.com.br w.ecocasa.com w.ambientebrasil.com.br w.soletrol.com.br w.solarforte.com.br w.kisol.com.br

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