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ENERGIA SOLAR
Energia Solar
APRESENTAÇÃO
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Designação: Energia Solar
Formador: Bruno Alves
• email: vbcalves@hotmail.com• tlm: 938 371 569
Energia Solar
REFERENCIAL DE FORMAÇÃO
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Introdução
• Apresentação;
• Definição de energia renovável;
• Necessidades Energéticas Internacionais.
Energia Solar
INTRODUÇÃO
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COMPROMISSOS DE PORTUGAL
• Cumprir a Directiva Europeia de produção de electricidade
proveniente de fontes renováveis;
• Protocolo de Kyoto (entre 2008 e 2012 não ultrapassar + 27% e
emissões de gases com efeito de estufa relativo a 1990),
Energia Solar
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COMPROMISSOS DE PORTUGAL – Medidas a tomar
• Actuar do lado da procura, melhorando a eficiência energética;
• Utilização de recursos renováveis.
INTRODUÇÃO
Energia Solar
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PROCURA DE ENERGIA - PORTUGAL
Consumo Final – Portugal
• Electricidade – 18%
• Transportes – 36%
• Calor – 46%
Consumo Final – OCDE
• Electricidade – 17%
• Transportes – 29%
• Calor baixa temperatura –
44%
• Calor Industrial – 10%
INTRODUÇÃO
Energia Solar
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MACROGERAÇÃO
Objectivos para a produção de electricidade renovável
Investimento de cerca de
8000 milhões de euros até
2012, com a criação de 9700
novos postos de trabalho.
INTRODUÇÃO
Energia Solar
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Oferta de energia
Portugal importa cerca de 85% da energia consumida.
• Carvão - 12,7%;
• Electricidade – 2,9%;
• Gás Natural – 13,2%;
• Petróleo – 71,2%
INTRODUÇÃO
Energia Solar
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Emissões de Gases com Efeito de estufa
INTRODUÇÃO
Energia Solar
ENERGIAS RENOVÁVEIS
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Definição: Formas de energia obtidas de fontes naturais e com
capacidade de regeneração, ou seja, teoricamente inesgotáveis.
Estas fontes contêm grande quantidade de energia e a sua
regeneração é feita por meios naturais.
Energia Solar
ENERGIAS RENOVÁVEIS
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Vantagens
• Podem ser consideradas inesgotáveis à escala humana;
• Permitem reduzir significativamente as emissões de CO2;
• Reduzem a dependência energética da nossa sociedade face aos combustíveis fósseis;
• Conduzem à investigação em novas tecnologias que permitam melhor eficiência energética.
Energia Solar
ENERGIAS RENOVÁVEIS
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Desvantagens
• Algumas têm custos elevados na sua implementação, devido ao fraco investimento neste tipo de energia;
• Podem causar impactos visuais negativos no meio ambiente;
• Impacto ambiental.
Energia Solar
ENERGIAS RENOVÁVEIS
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Fontes de energia
As fontes de energia podem classificar-se em:
Fontes de energia primárias – quando ocorrem livremente na Natureza.
Ex.: Sol, água, vento, gás natural, petróleo bruto
Fontes de energia secundárias – quando são obtidas a partir de outras.
Ex.: electricidade, gasolina, petróleo.
Energia Solar
ENERGIAS RENOVÁVEIS
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Fontes de energia Renovável
• Sol – Energia Solar;
• Vento – Energia Eólica;
• Rios e Correntes de água doce – Energia Hídrica;
• Ondas – energia das Ondas;
• Matéria orgânica – biomassa e biocombustível;
• Calor da Terra – energia geotérmica.
Energia Solar
ENERGIA GEOTÉRMICA
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Energia Solar
ENERGIA de Biomassa e Biocombustível
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Energia Solar
ENERGIA DAS ONDAS
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Energia Solar
ENERGIA HIDRÍCA
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Energia Solar
ENERGIA EÓLICA
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É provavelmente o tipo de energia mais amigo do ambiente.
Energia Solar
ENERGIA SOLAR
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Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Evolução VS. Necessidades Energéticas
As necessidades energéticas a nível internacional têm crescido de
forma exponencial ao longo das últimas décadas.
Factores: Crescimento económico e evolução social de alguns dos
países.
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Consumo de Energia ao longo dos Tempos
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Fontes de Energia Utilizadas pelo Homem
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Crescimento da População Humana Mundial
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Abastecimento Energético
Combustíveis Fosseis: 75% das necessidades mundiais;
Os combustíveis fosseis estão a ser esgotados 100.000 vezes mais
rápido do que estão a ser formados
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Abastecimento Energético – Combustíveis Fosseis
Petróleo – extinção das reservas conhecidas em 35 anos.
Gás Natural – extinção das reservas conhecidas em 52 anos.
Carvão – extinção das reservas conhecidas em 200 anos.
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Presente VS. Futuro
Presente – esgotamento dos recursos energéticos que derivam dos
combustíveis fosseis.
Futuro – energias renováveis
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Conclusões
Países ricos ou com climas mais agressivos – maior consumo de
energia por habitante.
Preocupação – Aumento dos níveis de concentração de CO2 na
atmosfera devido ao efeito de estufa e ao aquecimento global.
Imperativo – Pesquisa de novas fontes de energia e
aproveitamento das existentes.
Energia Solar
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
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Futuro
• Procura de soluções energéticas, quer a nível de fornecimento,
quer a nível de eficiência e sustentabilidade;
• Parte da solução é a utilização das energias renováveis;
• Para a exploração da energia solar têm sido desenvolvidas
tecnologias quer para a energia térmica, quer para a
fotovoltaica .
Energia Solar
Energia Solar
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Definição
Captação de energia luminosa e térmica proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em formas de energia utilizadas pelo homem (aquecimento de água; energia eléctrica e mecânica).
No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1410 W/m2 de energia. Cerca de 19% é absorvida pela atmosfera e 35% é reflectida pelas nuvens.
Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível ou luz ultravioleta.
Energia Solar
Energia Solar
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Vantagens
• A energia solar é uma fonte totalmente limpa e renovável;
• As centrais necessitam de manutenção mínima;
• A evolução da tecnologia de fabrico permitem painéis cada vez mais potentes e com menores custos;
• A sua aplicação é de grande viabilidade económica em lugares de difícil acesso, permitindo, através de sua instalação em pequena escala, o desinvestimento nas linha de transmissão.
Energia Solar
Energia Solar
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Desvantagens
• Variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climatérica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, obrigando a maiores meios de armazenamento;
• Locais em latitudes médias e altas sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar;
• As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes, comparadas com outras formas de energia;
• Custos, ainda elevados.
Energia Solar
Radiação Solar
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Sol
• Só uma parte da energia gerada é que chega à superfície da
terra, mas ainda assim com uma expressão que justifica o seu
aproveitamento;
• Este aproveitamento é feito com recurso às células fotovoltaicas,
aos sistemas solares térmicos e a outras tecnologias que se
encontram em constante desenvolvimento.
Energia Solar
Radiação Solar
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Tipos de Radiação Solar
• Directa – é a radiação que atinge directamente a superfície
terrestre;
• Difusa – é a componente da radiação que é desviada em
diferentes direcções pelos constituintes da atmosfera;
• Reflectida – esta componente da radiação é reflectida pela
superfície terrestre (albedo), e pelos objectos que a circundam.
Energia Solar
Radiação Solar
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Tipos de Radiação Solar
Energia Solar
Radiação Solar
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Factores Influentes na Radiação
A variação da radiação incidente na superfície da Terra varia
bastante devido a:
• Efeitos na atmosfera de absorção e reflexão;
• Variação da humidade, nuvens, poluição, etc.;
• Latitude do local;
• Estação do ano.
Energia Solar
Radiação Solar
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Aproveitamento da Energia
Energia Solar
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
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Balanço de Energia
Absorção da energia é feita por uma superfície absorsora.
Transferência da energia (calor) para os elementos que recebem a
energia útil.
Energia Solar
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Balanço de Energia
A temperatura atingida no elemento que recebe a energia útil é
resultado do balanço entre a energia absorvida pelo elemento
absorsor e as respectivas perdas térmicas.
Objectivo: Maior absorção com menor número de perdas.
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Ganho Térmico
A energia útil obtida depende da quantidade da radiação solar
absorvida e principalmente da superfície e da quantidade de
radiação que a atinge.
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Ganho Térmico
• Se for utilizada uma superfície sobre o absorsor, esta deve ter
uma elevada transmitância .
• A quantidade de radiação absorvida pelo absorsor depende da
sua absortância .
Superfície transmissora
Superfície absorsora
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Perdas Térmicas
As perdas térmicas num sistema de captação podem ocorrer pelos
seguintes factores:
• Condução - o calor propaga-se para o exterior através das
superfícies.
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Perdas Térmicas
As perdas térmicas num sistema de captação podem ocorrer pelos
seguintes factores:
• Convecção - o calor propaga-se para o exterior através do
escoamento de ar sobre as superfícies.
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Perdas Térmicas
As perdas térmicas num sistema de captação podem ocorrer pelos
seguintes factores:
• Radiação - o calor propaga-se para o exterior através da emissão
de radiação a partir das superfícies.
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Perdas Térmicas – Perdas por convecção
As perdas térmicas por convecção podem ser minimizadas da
seguinte forma:
• Limitação do escoamento de ar sobre a superfície absorsora;
• Colocação da superfície absorsora em vácuo.
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Perdas Térmicas – Perdas por radiação
As perdas térmicas por radiação podem ser minimizadas da
seguinte forma:
• Utilização de uma cobertura transparente (vidro ou plástico);
• Minimização da área da superfície absorsora;
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Perdas Térmicas – Perdas por radiação
O vidro apresenta a interessante característica de ter uma elevada
transmitância ao espectro de radiação solar e assim a radiação ser
diminuta.
CONVERSÃO TÉRMICA DA
ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Portugal vs. Europa
RECURSOS ENERGIA SOLAR
Energia Solar
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Horas de Sol anuais
RECURSOS ENERGIA SOLAR
Radiação Solar:
• 2200 – 3000h• 14 – 17 MJ/m2/dia
Colectores Térmicos:
• 300.000m2 (área instalada)
Painéis Fotovoltaicos:
• 15MWp (potência instalada)
Energia Solar
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Energia Solar Térmica
RECURSOS ENERGIA SOLAR
Aquecimento de águas, aquecimento e arrefecimento, aplicações industriais para calor de processo e outras aplicações.
• 2,8 milhões de m2 – Potencial estimado para Portugal;
• 2010 Portugal – 1 milhão de m2 = 850.000 ton emissões
evitadas de CO2;
• 2008 Portugal – Obrigatória instalação de sistemas de AQS
nos novos edifícios;
• 2020/2030 – tendência Europeia: 1m2 de colector solar por
habitante.
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