Apresentação - Energia Solar Térmica de Baixa Temperatura - Tomaz

José Tomaz Vieira PereiraUNICAMP

03/12/2009

A ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

TENCOLOGIAS, AÇÕES E ESTRATÉGIAS DE DISSEMINAÇÃO DE USO

1ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA

TEMPERATURA

03/12/2009 2ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA

TEMPERATURA


José Tomaz Vieira PereiraUNICAMP03/12/2009 3

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA


Contribuição de cada fonte kWh/ano % Base SolarSolar 2,21E+17 99,82% 1

Geotérmica 1,87E+14 0,084% 1185Marés 1,44E+13 0,007% 15312

Geot. + Marés 2,01E+14 0,091% 1100Total 2,22E+17 100,00% 0,9982

Consumo Mundial em 2008 1,32E+14 0,059% 1678


TEMPERATURA

http://www.iea-shc.org/publications/downloads/shc_annual_report_2008.pdf


TEMPERATURA


José Tomaz Vieira PereiraUNICAMP03/12/2009

Big BangBig Bang 13,7 Bilhões 13,7 Bilhões anosanos

Qua

ndid

ade

de e

nerg

iaQ

uand

idad

e de

ene

rgia

Energia constanteEnergia constante

Estimativa a partir de imagens do HubbleCapacidade de realizar trabalho

Capacidade de realizar trabalho

11a a Lei da TermodinâmicaLei da Termodinâmica

22 a a Lei da Termodinâmica

Lei da Termodinâmica


TEMPERATURA

NECESSITAMOS DE UMA CADEIA DE CONVERSORES

03/12/2009ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA

TEMPERATURA 7

E DE UM SISTEMA ENERGÉTICO

CONVERSÃO DA ENERGIAPARA ATENDER OS REQUISITOS DE NOSSA CIVILIZAÇÃO


SISTEMA ENERGÉTICO

DEVE PREENCHER TRES REQUISITOSqualidade

○ atendimento a necessidades específicaslugar

○ transportetempo

○ alimentação contínua

03/12/2009ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA

TEMPERATURA 8


INTER-RELACIONAMENTO COM TRÊS

SISTEMAS

ECOLÓGICO

SOCIAL

ECONÔMICO

SISTEMA ENERGÉTICO


TEMPERATURA


O QUE SE ENTENDE POR ENERGIA SOLAR TÉMICA DE

BAIXA TEMPERATURA


TEMPERATURA


Brunner_examples_Austrian_industryIndustry Workshop Lisboa, 13 th October, 2006


TEMPERATURA


ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA NA

INDÚSTRIA


TEMPERATURA




UNIÃO EUROPEIA

Principais objetivos da política de energia e meio ambiente• Segurança de suprimento Slide 5• Competitividade• Aumento da Eficiência Energética• Aumento da utilização de Energia Renovável• Sustentabilidade ambiental

Energyandenvironmentreport2008

http://www.eea.europa.eu/publications

Alguns fatores de influência para a opção pela energia renovável


TEMPERATURA


green_paper_energy_supply_EU 2001 http://www.eea.europa.eu/publications

A dependência da União Europeia das fontes externas de energia


TEMPERATURA


UNIÃO EUROPEIAEmissão de gases de efeito estufa por setor

EU‑27, 2005

Energyandenvironmentreport2008

http://www.eea.europa.eu/publications


TEMPERATURA

Consumo final de energia por setorBrasil – 2008

Total: 2.464 TWh




Nota: * Inclui lenha, carvão vegetal e outras renováveis

Oferta Interna de Energia por Fontes


TEMPERATURA


Nota: * Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações

BRASILOferta Interna de Energia Elétrica - participação


TEMPERATURA


GRÉCIAEU

TURQUIA

UNIÃOEUROPÉIA

CHINA

ISRAEL

ÍNDIA

Tecnologia produto

Usuáriomercado

Estadofomentador

Indústriafabricante

http://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls000381362Jane Tassinari Fantinelli

INTERAÇÃO DE VÁRIOS ATORES PARA O DESENVOLVIMENTO DA UTILIZAÇÃO ENERGIA SOLAR


TEMPERATURA




IEA - International Energy Agency


TEMPERATURA

PARTICIPAÇÃO MUNDIAL POR TIPO DE COLETOR


http://www.aee-intec.at/0uploads/dateien648.pdf


TEMPERATURA


http://www.aee-intec.at/0uploads/dateien648.pdf2009 11 02


TEMPERATURA


2041 3811

3538

219

AEE -Institute for Sustainable Technologies


TEMPERATURA

O POTENCIAL DA ENERGIA SOLAR TÉRMICA NA UNIÃO EUROPEIA


Consumo final de energia por tipo de energiaUNIÃO EUROPEIA 27 - 2005

Total : 13.609 TWh


4.219

2.722

6.668


TEMPERATURA




BRASIL


TEMPERATURA


ESTADO DE SÃO PAULO


TEMPERATURA




0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

1985 1990 1995 2000 2001 2004

m2 novos instalados

m2 em operação

2.859.600 m2

250.000 m2

480.000 m2 339.000 m2

m2

Evolução da área de coletores instalados no Brasil: 1985-2004. Fonte: ABRAVA, 2005a

Evolução da área de coletores instalados no

Brasil


TEMPERATURA


POTENCIAL DE INSTALAÇÃO DE COLETORES SOLARES BRASIL e SÃO PAULO

5%

BRASIL TWh kWh m2

Serviços 19% 160 8,0E+09 4,37E+06Indústrial 20% 168 8,4E+09 4,60E+06Residencial 61% 512 2,6E+10 1,40E+07Total 100% 840 4,2E+10 2,30E+07

5%

SÃO PAULO TWh kWh m2

Serviços 19% 44 2,2E+09 1,19E+06Indústrial 20% 46 2,3E+09 1,26E+06Residencial 61% 140 7,0E+09 3,84E+06Total 100% 230 1,1E+10 6,29E+06

Potencial de penetração de SP - Energia Solar Térmica de Baixa Temperatura

BR - Energia Solar Térmica de Baixa TemperaturaPotencial de penetração de


TEMPERATURA


POTENCIAL DE INSTALAÇÃO DE COLETORES SOLARES BRASIL e SÃO PAULO


TEMPERATURA

m² SAS litros η % R$(1) R$(2) R$(3) R$/kWh(1) R$/kWh(2) R$/kWh(3) MO/'R$(1) (acess)/'R$(1) ΔR$/R$(1)1,10 H 200 39,11% 10,20 13,70 18,30 11,22 15,07 20,13 0,34 0,34 1,791,40 F 110 40,00% 9,80 12,10 15,00 13,72 16,94 21,00 0,23 0,24 1,531,58 A 125 51,70% 6,50 8,20 10,20 10,27 12,96 16,12 0,26 0,24 1,571,58 B 200 58,40% 7,10 8,60 10,40 11,22 13,59 16,43 0,21 0,21 1,461,58 D 200 58,40% 9,60 11,10 12,90 15,17 17,54 20,38 0,16 0,16 1,341,71 G 200 54,40% 12,10 13,50 15,30 20,69 23,09 26,16 0,12 0,13 1,262,00 E 200 47,20% 10,10 11,50 13,30 20,20 23,00 26,60 0,14 0,16 1,322,80 C 220 40,00% 9,80 11,00 12,40 27,44 30,80 34,72 0,12 0,13 1,27

Ordenado pela área do coletor


Tecnologias – coletoresAbertos,Fechados • cobertura

• vidro normal• vidro com anti reflexo

• superfície absorvedora• preta comum• seletiva

• Tubos evacuados


TEMPERATURA


Refazer a Figura. Ver possibilidade de juntar esta Figura com figuras mais recentes


TEMPERATURA


http://www.viridiansolar.co.uk/Assets/Images/Technical/Solar%20panel%20efficiency%20curve.jpg

VARIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE COLETOR SOLAR COM A

TEMPERATURA


TEMPERATURA


http://www.inmetro.gov.br/consumidor/produtosPBE/regulamentos/SistemasSolarPBE_rev07.pdf2009 11 02 Eficiência térmica dos coletores

INMETRO - Nov 2005


TEMPERATURA


Curvas de eficiência de coletores solares fechados planos


TEMPERATURA


EXEMPLOS – FIGURAS


TEMPERATURA




EN-EURO-C20-C22-TI-0801-11201000

http://www.wagner-solar.com 41ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA

TEMPERATURA


GB-EURO-C20-AR-PS-0702-11001800

http://www.wagner-solar.com 42ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA

TEMPERATURA


http://www.sunarc.net/log/Mediearkiv/AntireflectiveSurface.pdf

2009 11 14 SUNARC - AntireflectiveSurface

PERDAS NA TRANSMISSÃO DA ENERGIA SOLAR ATRAVES DA COBERTURA DO COLETOR


TEMPERATURA


PERDAS PRINCIPAIS DE ENERGIA DE UM COLETOR PLACA PLANA USUAL


TEMPERATURA


http://www.solmax-solar.com/pro_info.en.php?id=19

COLETOR DE TUBO EVACUADO BAIXA PRESSÃO


TEMPERATURA


http://www.jinyi-solar.com/products/Heat_pipe_solar_collectors.aspx


TEMPERATURA

José Tomaz Vieira PereiraUNICAMP03/12/2009 http://www.solmax-solar.com/pro_info.en.php?id=19 47



ARMAZENAMENTO DE ENERGIA


TEMPERATURA


NIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dphttp://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdf


TEMPERATURA




TEMPERATURA

RESERVATÓRIO TÉRMICO


http://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdfNIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dp


TEMPERATURA


http://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdfNIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dp


TEMPERATURA


NIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dp http://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdf


TEMPERATURA


PHASE CHANGE SLURRIES

Strategic Research Agenda for Solar Thermal - Verner Weiss


NIPE Solar fontes


TEMPERATURA


PCM - Phase Change Material - Wik..Wikipedia

NIPE Solar fontes


TEMPERATURA


INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS

AQUECIMENTO DE PISCINAS ou ÁGUA SANITÁRIA

CALDEIRAS DIESEL OU GAS (ÓLEO COMBUSTÍVEL)AQUECEDORES À GAS (GN ou GLP)BOMBAS DE CALORSISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR


TEMPERATURA




TEMPERATURA

Tempo de banho Minuto 10Fluxo de água de banho (40oC) l/min 12Temperatura da água de banho oC 40Temperatura da água fria oC oC 22Temperatura da água quente oC 60Volume do Reservatório Térmico Litros 12000

Energia diária tanque (litros/dia) l/dia 12000 kJ 1905288 kWh/dia 529Energia mensal tanque de (litros/dia) l/mês 12000 kJ 57952510 kWh/mes 16098

Coletores jan fev mar abr may jun jul ago set out nov dezEnergia fornecida (kWh) 124 17786 16140 17637 15543 14626 12778 14791 16429 15706 17019 18658 17902Energia fornecida (kWh) 100 14343 13016 14223 12534 11795 10305 11928 13250 12666 13725 15046 14437Energia fornecida (kWh) 60 8606 7810 8534 7521 7077 6183 7157 7950 7600 8235 9028 8662Energia requerida (kWh) 16098Diferença para cada configuração 124 1688 42 1539 -555 -1472 -3320 -1307 331 -392 921 2560 1804

100 -1755 -3082 -1875 -3563 -4303 -5793 -4170 -2848 -3432 -2373 -1052 -166160 -7492 -8288 -7564 -8577 -9021 -9915 -8941 -8148 -8498 -7863 -7070 -7436

Coletores Qtde kWh/ano124 7046100 3082160 98814

Necessidade adicional de energia Custo operacional BC R$/ano

70530829881




TEMPERATURA

Mês Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro anoBC 791,38 785,60 814,52 930,19 1.097,91 1.196,23 1.242,50 1.144,18 1.034,29 930,19 883,92 837,65 11.688,56

BC+CS 189,38 221,15 213,17 369,17 478,80 604,41 477,17 406,80 380,81 216,09 189,00 187,62 3.933,59Economia 602,00 564,45 601,35 561,02 619,11 591,82 765,33 737,38 653,48 714,10 694,92 650,03 7.754,98

CUSTO MENSAL DA ENERGIA COM BOMBA DE CALOR (BC) e COM BOMBA DE CALOR + COLETOR SOLAR (BC+CS)




TEMPERATURA

Quantidade de apartamentos 190 Fluxo de água de banho (40oC) litros/min 14,0 1,61

Pessoas por apartamento (média) 1,3 Consumo de água à 40oC (l/pessoa/dia) 162 93

Hóspedes que tomam 2 banhos/dia 100% Temperatura da água quente oC 65,0 57,8%

Meses jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dezDias por mes 31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31Taxa de ocupação 23% 28% 45% 54% 51% 54% 54% 60% 48% 51% 53% 32%

Temperatura do ar oC 22,3 22,4 21,7 20,1 17,7 16,2 15,7 16,6 17,1 19 20,4 21,5

Temperatura da água fria do mês oC 20,3 20,4 19,7 18,1 15,7 14,2 13,7 14,6 15,1 17 18,4 19,5Pessoas por dia (efetivo) (média mensal) 57 69 111 133 126 133 133 148 119 126 131 79Total de banhos por dia 114 138 222 267 252 267 267 296 237 252 262 158Fluxo de água fria (litros/min) 7,8 8,2 8,1 7,8 7,4 7,2 7,1 7,2 7,3 7,6 7,8 8,0Fluxo de água quente (litros/min) 6,2 5,8 5,9 6,2 6,6 6,8 6,9 6,8 6,7 6,4 6,2 6,0

Água a 65 oC por pessoa (litros/dia) 71,6 67,1 68,6 72,0 76,6 79,2 80,0 78,5 77,6 74,1 71,4 69,1

Água quente/dia (média mensal) 8.132 9.281 15.258 19.201 19.290 21.128 21.353 23.272 18.410 18.679 18.686 10.918

Demanda mensal (kcal/mês) 11.268.568 12.003.473 21.426.369 27.015.161 29.480.543 32.199.478 33.958.238 36.360.258 27.559.795 27.793.775 26.122.650 15.399.922Demanda diária (kcal/dia) 363.502 413.913 691.173 900.505 950.985 1.073.316 1.095.427 1.172.912 918.660 896.573 870.755 496.772Energia Solar mensal (kcal/mes) 10.088.092 10.527.133 9.969.912 9.173.542 8.903.957 8.220.607 9.160.889 10.036.181 9.150.633 9.565.915 10.961.375 10.052.133Energia Solar diária (kcal/dia) 325.422 363.005 321.610 305.785 287.224 274.020 295.513 323.748 305.021 308.578 365.379 324.262Energia suprida pela BC (kcal/mes) 1.180.476 1.476.340 11.456.456 17.841.620 20.576.587 23.978.871 24.797.349 26.324.077 18.409.161 18.227.860 15.161.275 5.347.788

Meses jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez

Aquecedores a Gas 2.519,00 2.606,23 4.817,35 6.071,36 6.621,81 7.230,36 7.624,58 8.165,29 6.189,62 6.244,71 5.871,22 3.462,22Bombas de Calor 828,93 881,58 1.591,45 2.059,87 2.341,13 2.625,14 2.793,32 2.943,46 2.211,55 2.158,66 1.981,94 1.147,55Bombas de Calor + Solar 86,84 108,43 850,93 1.360,40 1.634,05 1.954,94 2.039,77 2.131,00 1.477,25 1.415,70 1.150,30 398,50

INFORMAÇÕES GERAIS UTILIZADAS

Eficiência média

DADOS UTILIZADOS E CÁLCULO DO CONSUMO DE ÁGUA

Gas 67.424,00 00.000,00 00%

Coletor utilizado (JF16) (área) m2

Coletores (quantidade)

BC 23.565,00 43.859,00 65%BC+Solar 14.608,00 52.816,00 78%

CÁLCULO DA DEMANDA DE ENERGIA

CUSTO DA ENERGIA MÊS A MÊS e ECONOMIA (2008)

CUSTO ANUAL (2008) - SIMULAÇÃOFonte Custo (R$) Economia(R$) Economia (%)




TEMPERATURA

Demanda mensal (kcal/mês)

11.268.568 12.003.473 21.426.369 27.015.161 29.480.543 32.199.478 33.958.238 36.360.258 27.559.795 27.793.775 26.122.650 15.399.922

Demanda diária (kcal/dia)

363.502 413.913 691.173 900.505 950.985 1.073.316 1.095.427 1.172.912 918.660 896.573 870.755 496.772

Energia Solar mensal (kcal/mes)

10.088.092 10.527.133 9.969.912 9.173.542 8.903.957 8.220.607 9.160.889 10.036.181 9.150.633 9.565.915 10.961.375 10.052.133

Energia Solar diária (kcal/dia)

325.422 363.005 321.610 305.785 287.224 274.020 295.513 323.748 305.021 308.578 365.379 324.262

Energia suprida pela BC (kcal/mes)1.180.476 1.476.340 11.456.456 17.841.620 20.576.587 23.978.871 24.797.349 26.324.077 18.409.161 18.227.860 15.161.275 5.347.788

Meses jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dezAquecedores a Gas 2.519,00 2.606,23 4.817,35 6.071,36 6.621,81 7.230,36 7.624,58 8.165,29 6.189,62 6.244,71 5.871,22 3.462,22Bombas de Calor 828,93 881,58 1.591,45 2.059,87 2.341,13 2.625,14 2.793,32 2.943,46 2.211,55 2.158,66 1.981,94 1.147,55Bombas de Calor + Solar 86,84 108,43 850,93 1.360,40 1.634,05 1.954,94 2.039,77 2.131,00 1.477,25 1.415,70 1.150,30 398,50

CUSTO DA ENERGIA MÊS A MÊS e ECONOMIA (2008)

CUSTO ANUAL (2008) - SIMULAÇÃOFonte Custo (R$) Economia(R$) Economia (%)Gas 67.424,00 00.000,00 00%BC 23.565,00 43.859,00 65%BC+Solar 14.608,00 52.816,00 78%

CÁLCULO DA DEMANDA DE ENERGIA


Indication of the current state of deployment of REHC technologies from development to application in the mass market (IEA, 2007b).

K. Seyboth et al. / Energy Policy 36 (2008) 2460–2463


TEMPERATURA



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Apresentação - Energia Solar Térmica de Baixa Temperatura - Tomaz