Fontes renováveis de energia - Introduçãosinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/fot_5055aula_1... · Fontes renováveis de energia - Introdução t d t i i a Planejamento

Universidade do Estado de Mato Grosso Prof. Dr.-Ing. Marlon Leão

Fontes renováveis de energia - Introdução



360

340

320

300

280

5

4

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Weltbevölkerung

CO -Gehalt2

Weltenergie-verbrauch

CO

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Zeit/ Jahre

População mundial x Consumo de energia x CO2

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Tempo / Anos

População Mundial

CO2 – Concentração

Consumo mundial de energia

Bilhão



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[GJ]

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50

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Haiti India

Argentina

2,5x Alemanha2,5x Alemanha

5x EUA5x EUA

Média mundial por pessoa e ano: 70 GJ

China70 GJ = Aprox. 20.000 kWh/Pessoa/Ano

(Aprox. 2.000l Óleo)

Consumo de energia primária

Brasil



Que

lle:

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EUA

Canada

Bélgica

Dinamarca

Alemanha

Grã-Bretanha

Japão

Noruega

Portugal

México

BRASIL

Emissão de CO2 anual [Toneladas/Pessoa] Emissão de CO2 anual [Toneladas/Pessoa]

Emissão de CO2 por pessoa e país

3,8Argentina



> 1.200 Mio t CO2

500 - 1.200 Mio t CO2

200 - 500 Mio t CO2

60 - 200 Mio t CO2

< 60 Mio t CO2

No information

Emissão de CO2



Energia anual proveniente do Sol

Quantidade de energia incidindo na superfície

terrestre

Consumo mundial de energia

Reservas

Petróleo

Gás

Carvão

Quantidade de energia incidindo em terra firme

Fornecimento anual de energia – Consumo anual de energia



Mapa do mundo de radiação global

Radiação solar média anual sobre superfície horizontal em kWh/(m².a)



1150 - 1200 kWh/m2

1100 - 1150 kWh/m2

1050 - 1100 kWh/m2

1000 - 1050 kWh/m2

950 - 1000 kWh/m2

900 - 950 kWh/m2

Radiação solar anual – Brasil / Alemanha



Fornecimento de energia elétrica no Brasil

Natural gas8.7%

Hydraulic15.2%

Oil and by-products

37.9%

Biomass13.9%

Sugar cane and

derivatives18.2%

Uranium1.4%

Coal andderivatives

4.7%

Matriz energética composta por 47,3% de energia renovável!



Fornecimento de energia elétrica no Brasil

Hydraulic85.0%

Biomass5.4%

Wind0.2%

Oil2.9%

Gas2.6%

Coal1.3%

Nuclear2.5%

- Os edifícios no Brasil consomem 48%da eletricidade (24% residencial, 15%comercial e 9% público)

- Aumento de 3% na demanda até 2030

Fonte Cidade/Estado Refrigeração

[%]

Iluminação

[%]

Outros

[%][Toledo 1995] Florianópolis - SC 34.9 42.2 22.9

[Ghisi 1997] Florianópolis - SC 16.0 63.0 21.0

[Rodas, et al. 1998] Florianópolis - SC 39.0 30.0 31.0

[Westphal, et al. 1998] Florianópolis - SC 41.0 50.0 9.0

[Lomardo 1988] Rio de Janeiro - RJ 37.4 37.1 25.5

[Mascarenhas, et al. 1988] Salvador - BA 70.0 15.0 15.0

[Geller 1990] São Paulo - SP 20.0 44.0 36.0

[Roméro 1991] São Paulo - SP 42.4 14.4 43.2



Qh ( QSQT Q )i+= - +QT QV ηDemanda Anual de Aquecimento

Qh

SQ

Solar

Qi

Ganhos InternosT

T

Q

Q

Transmissão

VQ

Ventilação

Balanço de Energia da Edificação



Qh ( QSQT Q )i += - +QT QV ηηηη

Energia Solar – Uso Passivo

Elemento Construtivo

Proteção Solar

Janela Sul

Massa Térmica



Casa solar de Socrates (469 - 397 A.C.)

1 Irradiação no Verão2 Irradiação no Inverno3 Terraço4 Sala5 Despensa (Buffer zone)6 Parede Maciça (Massa térmica)7 Piso de Pedra (Massa térmica)

6

AquecimentoSombra no Verão

Que

lle: M

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Variáveis de Conforto Térmico

Sol

Dados Pessoais:- Vestimenta- Grau de Atividade

Radiação de CalorMovimento do ar

Temperatura do ar [ϑ]

2030

10ϑ

Umidade Relativado Ar [ϕ]

30

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ϕ

Transmitância Térmica[U-Value]

Temperatura de superfície



DIN 4108

3. WSVO 1995 Balanço da demanda de aquecimento (kWh/m2a)

EnEV 2002Método do balançoEnergia Primária (kWh/m2.a)Física da construção + Instalações prediais

1. WSVO 1977 k-Value (Pacote prescritivo)

2. WSVO 1982k-Value (Pacote prescritivo

0

50

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200

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[kW

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m2 ·

a)]

1970 1980 1990 1995 2000

1. Crise do Petróleo2. Crise do Petróleo

3. Crise do Petróleo

2020EnEV 2007/ DIN V 18599Método integral para cálculo de aquecimento, refrigeração e eletricidade.EnEV 2009/ EnEV 2012

Inserção das normas - Evolução do consumo de energia



PE < 100 kWh / (m²a)

Consumo médio de 50 edifícios administrativos(Pesquisa no IGS)

Fat

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Objetivo EnoB

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kWh

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]

Aquecimento

Eletricidade

Aquecimento

Eletricidade

Eficiência Energética (Exemplo)



EnergyDesign

Envoltória

Energy design holísticoProjeto até Operação

TecnologiaProjeto / Local



Planejamento integrado modular

• Condições do Entorno

• Zoneamento

• Definição de Áreas Funcionais com Diferentes Exigências

• Exigências da Envoltória do Edifício

• Aquecimento e Resfriamento

• Concepção de Estratégias de Ventilação

• Uso de Iluminação Natural

• Proteção Acústica

• Redução da Demanda Energética

• Avaliação Energética e Econômica

Uso de fontes naturais de resfriamento

Sombreamento multifuncional

Otimizacão do uso da iluminação natural

Uso de ventilação natural por diferença de pressão



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Planejamento Integrado em EnergyDesign

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Einfluß des Bodenau fbau s auf die Überhitzung ein es Bürorau mes

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3cm Estr ich 4cm Estrich 5cm Estrich 4cm Estrich +Linoleum

4cm Estr ich +Teppichboden

Über

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Max

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C]

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Lüfter/MotorenLicht, Pcs, Kleingeräte

Kombibür os(Querlüftung)

Fensterlüftung Bür os(manuel l)

Atriumbelüftung(automatisch)

Sommerperiode (tagsüber)

Zuluftelementim Fensterrahmen

BZ-BHKW

Strom

PS

Fortluft

Verschattungs-/Blendschutzsystem(geschlossen)

~=

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Ga s

Fernwärm e-Überg abe

Gebäudesimulation

Strömungssimulation

Wärmebrücken

Gebäude-Management

Betrieb

Energetische u.ökologischeBewertung

Einfluß des Bodenau fbau s auf die Überhitzung ein es Bürorau mes

306285

276294

341

32,3

31,3

30,9

31,2

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3cm Estr ich 4cm Estrich 5cm Estrich 4cm Estrich +Linoleum

4cm Estr ich +Teppichboden

Über

hitz

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Arb

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30

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34

Max

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C]

Lichtsimulation

Magazingebäude

Spree

Atrium

Alt

bau

Neu

ba

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Anlagensimulation

Ostflügel Westflügel

Simulação do Edifício

Output

Simulação das Instalações prediais

Simulação Lumínica

Simulação CFD

Ponte Térmica

Gerenciamento e operação

Classificação energética e ecológica

Input



Planejamento integrado: Envoltoria + Equipamentos Prediais

• Redução das perdas de calor por transmissão (Alta compacidade da Construção e A/V, envoltória isolada)

• Redução das perdas de calor pela ventilação (estanqueidade e trocador de calor)

• Redução dos ganhos de calor internos e externos (orientação, vidros, sombreamento

• Medidas para reduzir o consumo de energia elétrica (iluminação e ventilação natural)

• Uso de fontes de energia renováveis



Conceitos de Ventilação

• Ventilação natural (ex. Ventilação Noturna)

• Integração com Geotermia

• Sistemas Passivos (ex. Fachada dupla, átrio - quando possível)

• Integração de Diversas Áreas

• Ventilação Cruzada (salas/halls)

3.OG

Optional Betonkernaktiv ierung (BTA)in den Decken zur Kühlu ng / Heizun gRegelung über Aussente mperatur

Stan dardmäßig Anordnung vonfreien Heizflächen im Brüstu ngs-bere ich

Kühlung der Räume über Nachtlüftung,Einbindu ng der Speichermassen in denWärmeh aushalt der Räume



Conceitos de Ventilação

3.OG

Optional Betonkernaktiv ierung (BTA )in den Decken zur Kühlu ng / Heizun gRegelung über Aussente mperatur

Stan dardmäßig Anordnung vonfreien Heizflächen im Brüstu ngs-bere ich

Kühlung der Räume über Nachtlüftung,Einbindu ng der Speichermassen in denWärmeh aushalt der Räume

Concrete Core Activation (CCA) no teto para Refrigeração/Aquecimento. Controle

de acordo com a temperatura externa.

Resfriamento da sala através de ventilação noturna + massa térmica

Documents

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