Plano de pesquisa IC - Energia solar e eolica RAA.docx

UniSALESIANO

Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium - Araçatuba / SP

Curso de Engenharia de Telecomunicações

Iniciação Científica

Plano de Pesquisa

Estudo da radiação solar e caracterização dos ventos para geração de

energia em sistemas descentralizado na região do Oeste Paulista

Alunos: Angélica Luana Linhares

Orientadores: Prof. Dr. Miguel Edgar Morales Udaeta

Prof. Eng. Msc. Jonathas Luiz de Oliveira Bernal

Co-orientador: Prof. Eng. Msc. José Vital Ferraz Leão

Araçatuba / SP

2011

ÍNDICE

1. RESUMO.....................................................................................................2

2. INTRODUÇÃO..............................................................................................3

3. JUSTIFICATIVA.............................................................................................4

3.1.Geração de energia através sistema fotovoltaico................................7

3.2.Geração de energia através da energia eólica...................................10

4. OBJETIVOS................................................................................................14

4.1. Objetivo geral....................................................................................14

4.2. Objetivos específicos.........................................................................14

5. MATERIAS E MÉTODOS.............................................................................15

6. PLANO DE EXECUÇÃO...............................................................................17

6.1. Cronograma Anual............................................................................17

6.2. Cronograma mensal..........................................................................18

7. RESULTADOS ESPERADOS........................................................................20

8. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA....................................................................21

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1. RESUMO

Este projeto tem como objetivo discriminar e elucidar o uso da energia solar e

eólica de maneira descentralizada, na região oeste paulista que conta com 43

municípios, fazendo um levantamento do potencial através da medição de radiação solar

(W/m2), velocidade do vento (m/s) e direção (Graus), de um sistema meteorológico

que se encontra na cidade de Araçatuba, e está vinculado ao projeto FAPESP nº

03/06441-7, fazendo uma inter-relação entre geração e transmissão de dados coletados e

analise desses dados, verificando como tem sido o aproveitamento do potencial destas

fontes renováveis, da radiação solar e o movimento do ar (ventos) em energia elétrica,

sendo que não há registros oficiais da utilização destas fontes para geração de energia

elétrica na região, tendo carência com relação a pesquisas cientificas e estudos. Em vista

disso, proporcionar o desenvolvimento e a formação de conceitos das formas de

conversão destas fontes energéticas naturais, gerando uma quantificação de custos e

viabilidade diante das dimensões ambiental, social, política e técnico-econômica desta

região visando um desenvolvimento sustentável.

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2. INTRODUÇÃO

Muitos países, inclusive o Brasil, mantêm há alguns anos programas para difundir

as chamadas fontes de energias renováveis, que são aquelas fontes naturais capazes de

se restabelecerem. Com o desenvolvimento de pesquisas e aplicações começaram a

favorecer o chamado grupo “Outras Fontes”, que de 1973 a 2006, teve um aumento de

aproximadamente 500% na participação da matriz energética mundial, segundo a Key

World Energy Statistics da International Energy Agency (IEA), edição de 2008.

Em sua maioria as fontes de energias renováveis têm origem no sol e é revertida

de varias formas, que estão inclusos, o vento (energia eólica), sol (energia solar), mar

(energia das ondas), geotérmica (calor existente no interior da Terra), entre outros.

Mas especificamente, a radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte

de energia para geração de potência elétrica.

A transformação de energia solar em energia elétrica se dá através de dois

processos: a conversão Termoelétrica e a conversão Fotoelétrica. O primeiro é processo

onde através de um equipamento capaz de converter diretamente o calor em

eletricidade, sem a necessidade de um motor ou uma turbina para gerar energia

mecânica. Caracteriza-se pelo surgimento de uma diferença de potencial, provocada

pela junção de dois metais, em condições específicas. No segundo consiste,

basicamente, na emissão de elétrons induzidos pela ação da luz que ao final são

convertidos em energia elétrica, por meio do uso de células solares.

As células solares produzem o efeito fotovoltaico através da radiação solar,

podendo ser: células solares fotovoltaicas, que são desenvolvidas na sua maioria através

do silício, que possuem um custo mais alto, e células solares orgânicas, utilizam

corantes sintéticos, e também utiliza dióxido de titânio como elemento ativo.

Entre os vários processos de aproveitamento da energia solar, os mais usados

atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia elétrica. No

Brasil, o primeiro é mais encontrado nas regiões Sul e Sudeste, devido a características

climáticas, e o segundo, nas regiões Norte e Nordeste, em comunidades isoladas da rede

de energia elétrica.

O Atlas de Energia Elétrica do Brasil (2008, p. 82) enfatiza a participação da

energia solar como pouco expressiva na matriz mundial. Ainda assim, ela aumentou

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mais de 2.000% entre 1996 e 2006. Em 2007, a potência total instalada atingiu 7,8 mil

MW, conforme estudo do Photovoltaic Power Systems Programme, da IEA. Isso

corresponde a pouco mais de 50% da capacidade instalada da usina hidrelétrica de

Itaipu, que é de 14 mil MW.

Pensando no lado da capacidade de geração de energia eólica no Brasil, ela teve

um aumento de 77,7% em 2009, em relação ao ano anterior. Com isso, o país passou a

ter uma capacidade instalada de 606 megawatts (MW), contra os 341 MW de 2008. Já

em meados de março de 2010 este número já chegou a 709 MW em parques eólicos do

PROINFA.

Os dados, divulgados pelo Global Wind Energy Council (GWEC), mostram que o

Brasil cresceu mais do que o dobro da média mundial: 31%.

O sistema eólico propriamente dito é formado de uma junta de componentes que

devem estar harmonizados para assim haver um bom rendimento, que são eles: o vento,

rotor, transmissão e caixa multiplicadora, gerador elétrico, mecanismo de controle,

torre, sistema de armazenamento e transformador.

O aproveitamento destas formas de energia renováveis, solar e eólica, são

importantes na preservação do meio ambiente. Atualmente, a qualidade de vida está

fortemente ligada ao consumo de energia e, como conseqüência desse fato, estima-se

um crescimento anual da demanda em 4% nos países em desenvolvimento nos próximos

anos (Goldemberg, 1998).

O aumento da procura energética, simultaneamente à crescente preocupação das

conseqüências ambientais no consumo de combustíveis fósseis, tem impulsionado

pesquisas no desenvolvimento e uso de tecnologias alternativas de geração de energia,

utilizando fontes renováveis que produzam menor impacto ambiental.

3. JUSTIFICATIVA

O projeto de iniciação científica tem como intento reavaliar o potencial

energético, de forma descentralizada, na área de energia solar e eólica, da Região

Administrativa de Araçatuba, levando em conta a radiação solar e a velocidade dos

ventos, suas variações durante o ano, como tal elas podem ser averiguadas na sua

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extensão e na sua qualidade, a fim de que a sociedade possa, à luz da razão, examinar e

analisar ao máximo os benefícios e as possibilidades a médio e longo prazo de um

aproveitamento eficiente.

Com o desenvolvimento tecnológico produzido no século XX, houve um

crescimento na utilização e um consumo maior dos combustíveis fósseis para

acompanhar o crescimento da economia mundial, acarretando no inicio do século XXI a

necessidade de um desenvolvimento capaz de suprir necessidades da geração atual, sem

comprometer o imprescindível para gerações futuras.

A expansão acentuada do consumo de energia refletiu no aquecimento econômico

e na melhoria da qualidade de vida, tanto o ritmo de atividade dos setores industrial,

comercial e de serviços, quanto à capacidade da população para adquirir bens e

serviços, como automóveis, eletrodomésticos e eletroeletrônicos, trazendo com esta

expansão aspectos negativos:

a. Possibilidade do esgotamento dos recursos utilizados para a produção de energia;

b. O impacto ao meio ambiente produzido por essa atividade;

c. Elevados investimentos exigidos em pesquisas de melhoramento e novas fontes.

A geração de energia no mundo em sua grande maioria é gerada por fontes

tradicionais como petróleo, carvão mineral e gás natural. Essas fontes são poluentes e

não-renováveis, mas no futuro, serão substituídas inevitavelmente pelas fontes

renováveis.

Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis (Carvão, Petróleo e Gás

Natural) a concentração de dióxido de carbono, um dos gases atmosféricos, duplicou

nos últimos cem anos. Neste ritmo e com o abatimento massivo de florestas que se tem

praticado, o dióxido de carbono começará a proliferar levando, muito certamente, a um

aumento da temperatura global, o que, mesmo tratando-se de poucos graus, levaria ao

degelo das calotas polares e a grandes alterações a nível topográfico e ecológico do

planeta. (BORTHOLIN, GUEDES, 2011)

Normalmente o termo efeito estufa é utilizado com uma conotação negativa,

indicando que algo de errado está acontecendo com a temperatura na atmosfera. A terra

possui uma camada de gases capazes de absorver parte da radiação emitida pelo Sol. De

toda a radiação que chega à Terra, apenas a luz visível e parte das ondas de rádio

atingem a superfície da terra sem interferência, enquanto a luz ultravioleta é absorvida

na estratosfera, provocando seu aquecimento. (BUCKERIDGE, 2011)

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O efeito estufa é quem mantém o equilibro térmico da terra evitando que a

superfície terrestre seja coberta de gelo, ou até superaquecida, e vida na Terra, tal como

a conhecemos, seria impossível.

O aspecto negativo do efeito estufa está intimamente ligado à ação do homem. Em

poucas décadas, uma enorme quantidade de gases estufa foi produzida pelo homem

ameaçando alterar seu equilíbrio, o que resultaria na retenção de mais calor sobre a

superfície da Terra.

Os gases mais prejudiciais e que provocam este aquecimento estão citados na

Tabela 1:

Tabela 1 - Gases estufa e suas principais causas

Estudiosos e cientistas já alertavam para os efeitos da deterioração ambiental

provocada pela ação humana desde o início dos anos 90. E o aquecimento global é um

deles, provocado pelo elevado volume de emissão desses gases (GEE), particularmente

o dióxido de carbono (CO2), liberado em larga escala nos processos de combustão dos

recursos fósseis para produção de calor, vapor ou energia elétrica.

Essa preocupação ambiental com nosso planeta tem levado ao desenvolvimento e

aprimoramento de fontes energéticas que produzem uma menor degradação.

E uns dos focos quanto à produção de energia seria atingir a diversificação e, ao

mesmo tempo, a “limpeza” da matriz energética. As iniciativas abrangem tanto soluções

para o aumento da eficiência dos processos quanto à redução dos custos das fontes

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renováveis, de forma a torná-las comercialmente viáveis (Atlas de Energia Elétrica no

Brasil, 2008).

Com um território de 8,5 milhões de quilômetros quadrados, mais de 7 mil

quilômetros de litoral e condições edafoclimáticas extremamente favoráveis, o Brasil

possui um dos maiores e melhores potenciais energéticos do mundo. Conforme Agência

Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, os potenciais hidráulicos, da irradiação solar,

da biomassa e da força dos ventos são suficientemente abundantes para garantir a auto-

suficiência energética do país.

A região Oeste Paulista em foco na proposta deste trabalho apresenta uma área

aproximada de 18.588 km2 (7,48% do total do estado) e é constituída por 43 municípios,

conta com uma insolação intensa, sendo muito rica, em quantidade e diversidade de

recursos.

1.1. Geração de energia através sistema fotovoltaico

Quanto aos sistemas fotovoltaicos, não há grande utilização para geração de

energia elétrica na região, apesar de grande potencial já citado.

As células fotovoltaicas, parte integrada dos sistemas fotovoltaicos que funcionam

a partir do efeito fotoelétrico, e são manufaturadas com fundamentos de vários tipos de

materiais. Os mais utilizados são o silício (Si), o arsenieto de gálio (GaAs), o

disseleneto de cobre e índio (CuInSe2), o telureto de cádmio (CdTe), filmes finos de

sulfeto de cádmio (CdS), o dióxido de titânio (TiO2) sensibilizados por corante, entre

outros materiais semicondutores.

O efeito fotoelétrico, foi descoberto pelo físico francês Edmond Becquerel em

1839, consiste no aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma

estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. Em 1954 os

laboratórios Bell produziram a primeira célula solar de silício, que rapidamente atraiu o

interesse do programa espacial americano, devido à sua vantajosa relação entre potência

por unidade de peso. Aperfeiçoando-se nas aplicações espaciais, a tecnologia

fotovoltaica passou a se espalhar em aplicações terrestres (Patel, 1999).

A energia gerada pela célula fotovoltaica ou célula solar, é aquela que o elétron

recebe do fóton, possibilitando migrar da banda de valência para banda de condução.

Nos semicondutores há uma banda chama de banda proibida, onde não podem existir

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elétrons ou lacunas. Logo, o fóton deve fornecer energia capaz de fazer com que o

elétron ultrapasse a banda proibida.

A eficiência η das células solares é o resultado da relação, expressa em

percentagem, entre a potência entregue pela célula solar e a potência da radiação solar.

Por este motivo, é calculada a partir da potência MPP - Maximum Power Point (PMPP),

da irradiância solar (I) e da área da superfície (A) da célula solar, definido na formula a

seguir:

η=PMPP

A × I

Os principais fatores que influenciam nas características elétricas de um a célula

fotovoltaica é a intensidade luminosa (Figura 1) e a temperatura das células (Figura 2).

A corrente gerada nos módulos aumenta linearmente com o aumento da intensidade

luminosa. Por outro lado, o aumento da temperatura na célula faz com que a eficiência

do módulo caia abaixando assim os pontos de operação para potência máxima gerada.

(CRESESB, 2008)

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Em termos de eficiência de conversão fotovoltaica, a tecnologia de silício

cristalino é, dentre as tecnologias utilizadas em aplicações terrestres para gerar potencia

elétrica, a que apresenta a maior eficiência, em torno de 15% para painéis disponíveis

no mercado. Já as tecnologias de filmes finos são menos eficientes, apresentando um

rendimento de 7% e 10% para painéis comerciais, o que significa que é necessário

quase o dobro da área em painéis solares de filmes finos para obtenção da mesma

energia fornecida pelos painéis de silício cristalino. (Caroline Machado, 2002, p.30)

Para efeito deste projeto será analisado dados coletados através do sistema

meteorológico do projeto FAPESP por um piranômetro modelo CMP3, que possui em

um sensor thermopile dentro de uma cúpula ligada a um cabo. O themopile é coberto

por uma camada absorvente preta. A tinta absorve a radiação e a converte em calor. A

diferença de temperatura resultante é convertida em tensão pelo sistema de cobre do

thermopile.

Com base em dados dos anos de 2010, 2011 e simultaneamente 2012, utilizando

juntamente dados coletados em cidades circunvizinhas que possuem sistemas de

medição de radiação solar, velocidade e direção do vento.

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1.2.Geração de energia através da energia eólica

A energia eólica é outra forma de aproveitamento renovável que vem sendo

explorada com mais intensidade nos últimos anos, devido ao potencial encontrado em

nosso país.

A energia eólica que é denominada energia cinética contida na massa de ar em

movimento (vento), onde são gerados por diferenças de pressão ao longo da superfície

terrestre, e tem origem na radiação solar, isso devido ao fato da radiação solar recebida

na terra ser maior nas zonas equatoriais do que nas zonas polares. Embora, o ar possa

mover-se na direção vertical, a denominação “vento” é comumente aplicada apenas ao

movimento horizontal, paralelo à superfície do planeta (Revista Brasileira de Ensino de

Física, 2008), e como agente meteorológico, atua nas modificações das condições do

tempo, sendo responsável pelo transporte de umidade e de energia na atmosfera.

A velocidade do vento se divide em três componentes: Zona de baixas

freqüências são movimentos de grandes massas de ar; Zonas de altas freqüências

correspondem a poucos segundos e está relacionada com a turbulência atmosférica;

Zona vazia, com muito pouca energia associada.

Por meio do emprego das turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, é

gerada energia elétrica.

Os componentes de uma turbina de eixo horizontal incluem:

Rotor: pás e cubos (suporte)

Sistema de transmissão mecânica: parte rotativas da turbina, eixos (alta e

baixa rotação), caixa multiplicadora, acoplamentos, freios e gerador

elétrico.

Nacele e sua base

Controle de turbina

Suporte estrutural (torre)

Existindo dois tipos de rotores eólicos que diferem quanto ao custo de produção e

eficiência, os rotores de eixo vertical: Darrieus e o Savonius; e os rotores de eixo

horizontais: Multipás e o Tripá.

O aproveitamento da energia eólica depende primordialmente de um fluxo

contínuo de vento com intensidade suficiente para geração energética. (BERNAL, 2009)

A energia ou potencia eólica contida neste fluxo é dada por:

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Peol=12

ρA v3

Onde: ρ é a densidade característica do ar, A é a área varrida pelas pás do gerador

eólico e v é a velocidade do vento.

Os dados obtidos da estação meteorológica fornece uma serie de dados coletados

e amostrados num período de medição, com valores em um intervalo de tempo de 10 em

10 minutos. Considerando apenas os dados de velocidade dos ventos, teremos em um

ano 52.560 dados de velocidade de vento, ou seja, um volume muito grande de dados.

Sendo necessário que esta serie de dados sejam tratada e compactada, para que de forma

mais rápida e direta, seja possível avaliar o potencial eólico.

Um dos métodos usado é o método direto de analise dos dados, onde por meio dos

dados coletados torna-se possível calcular:

A velocidade media V de um determinado período.

V= 1N∑i=1

N

V i

Em que:

N = numero de observações ou registros de velocidades de vento no

período de medição considerado.

Vi = valor médio da velocidade do vento, fornecido a cada intervalo i de

tempo.

O desvio padrão σ V de uma velocidade media individual.

σ V=√ 1N−1 {∑

i=1

N

V i2−N V 2}

A densidade media de potencia

PA

=( 12 ) ρ

1N∑i=1

N

V i3

Em que:

ρ = massa especifica do ar (kg/m3)

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Os estágios para estimativa do potencial eólico pode ser desenvolvido através dos

seguintes passos:

1. Utilização de dados de medição realizada em locais próximos

2. Utilização de mapas ou atlas eólicos – Na maioria dos casos os atlas são

elaborados por organismos governamentais, federais, estaduais e até

municipais, ou também empresas concessionárias de energia elétrica, cada

qual cobrindo sua área de atuação. Diversos trabalhos de levantamento do

potencial eólico vêm sendo conduzidos, entre os que se destacam: Centro

de Pesquisas em Energia Elétrica (CEPEL), Centro Brasileiro de Energia

Eólica (CBEE), Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Os atlas

incluem informações do tipo de terreno, distribuição da direção dos

ventos, velocidade media, parâmetros de distribuição de Weibull para cada

setor de direção dos ventos, dentre outros.

3. Modelos computacionais – Existem uma variedade de programas

computacionais desenvolvidos que podem ser usados para estimar as

condições do vento nos locais vizinhos. Os modelos que se destacam são:

Wasp, Windpro, Windmap, entre outros.

Segundo estudo feito pelo Projeto PIR, sobre potencial energético eólico no Oeste

Paulista temos os seguintes dados: Para a RAA, o potencial máximo de aproveitamento

deve levar em conta a área possível de instalação de fazendas eólicas, considerando o

máximo de cerca de 1,5% da área cultivada, no total de 190 Km2. Utilizando-se de

turbinas de 100 metros de altura e 60 de diâmetro, a distribuição na área considerada

permite a instalação de aproximadamente 1900 turbinas. Notar que o fator de

capacidade depende de uma escolha criteriosa da potência do gerador, podendo-se optar

por uma diminuição do fator de capacidade e aumento da potência disponível por

turbina para aproveitamento do total da energia nas maiores velocidades ou diminuir a

máxima geração para que se distribua no máximo do tempo. O potencial eólico

realizável da região é de 13.215 GWh por ano. Sendo calculado pensando em geração

de energia em grande extensão, como fazendas eólicas. Vemos então que o

aproveitamento racional de potenciais energéticos é essencial para um desenvolvimento

local adequado, pois, ao contrário das grandes zonas urbanas, a região tem a

oportunidade de crescer de forma ordenada, respeitando as premissas do

desenvolvimento sustentável, trazendo mais bem-estar e buscando um futuro melhor

para todos (Estimativa dos Recursos Energéticos da Região de Araçatuba, 2004).

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Dentro desta proposta, duas aplicações distintas para sistemas de geração de

energia elétrica serão analisadas: sistemas híbridos e isolados. Um sistema híbrido de

energia define-se como aquele que utiliza mais de uma fonte primaria de energia e

desconectado da rede convencional, ficando sujeito a disponibilização dos recursos para

gerar e distribuir energia elétrica criando condições favoráveis e com custos baixos,

possibilitando uma diversificação maior de fontes aproveitando melhor as riquezas

naturais, já os sistemas isolados em geral, utilizam alguma forma de armazenamento de

energia, que pode ser feito através de baterias ou na forma de energia potencial

gravitacional. Alguns não necessitam de armazenamento, como no caso dos sistemas

para irrigação.

Com a utilização dos dados coletados na torre meteorológica que são capitados e

enviados para dispositivo que recebe os dados e os transforma em quantidades, será

usado em estudo para aplicação de formas de transmissão e geração destes dados,

possibilitando uma inter-relação entre os temas abordados em telecomunicações e

geração de energia.

A visão do futuro realmente se concentra em fazer com que as fontes renováveis

sejam mais acessíveis e eficientes. E em termos de pesquisas cientificas ainda existem

deficiências quanto a estudos na região sobre potencial energético, e que precisam ser

supridas para um desenvolvimento tecnológico sustentável e favorável para região

Oeste Paulista com potencial vasto na geração de energia elétrica.

Os benefícios para região com estudos e desenvolvimentos na área de energia,

tende a expandir o crescimento econômico, tecnológico, beneficiando tanto o cidadão

que poderá ter acesso a uma energia produzida através da insolação solar muito intensa,

colaborando em produzir menos danos ao nosso planeta, como também beneficiar

pequenas, media e grandes empresas que poderão gerar energia para se uso próprio.

Além de beneficiar o desenvolvimento tecnológico, tanto técnico como mão de obra,

gerando empregos diretos e indiretos para região.

Este projeto propõe ser desenvolvido para a contribuição na análise da região do

Oeste Paulista, constatando seu potencial e deduzindo o quanto desse total tem sido

aproveitado, trazendo uma visualização concreta de custos/benefícios para instalação,

manutenção de todos os equipamentos necessários para geração de energia solar e eólica

de maneira descentralizada, visando o aproveitamento da radiação solar e o movimento

dos ventos.

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4. OBJETIVOS

4.1. Objetivo geral

- Estudar a radiação solar e a caracterização dos ventos como fonte de energia

elétrica na região oeste do Estado de São Paulo, analisando o potencial desta região para

estabelecer viabilidade nas suas diferentes formas de aproveitamento na RAA/SP,

através da medição dos níveis de radiação solar, e medição da velocidade dos ventos e

direção, mostrando suas alterações durante o ano e o seu comprometimento com relação

à geração de energia, utilizando sistema meteorológico que está vinculado ao projeto

FAPESP nº 03/06441-7.

4.2. Objetivos específicos

- Levantar dados coletados da torre meteorológica, velocidade dos ventos e

radiação solar, do sistema que se encontra instalado no UniSALESIANO – Araçatuba,

vinculado do projeto FAPESP nº 03/06441-7, Planejamento Integrado de Recursos na

Região Administrativa de Araçatuba (PIR na RAA), fazendo paralelo com dados

coletados em outras cidades RAA;

- Analisar elementos que envolvem a formação do vento, a chegada da radiação

solar a terra a sua variação, bem como o balanço da radiação, parâmetros

influenciadores no perfil do vento e radiação solar, durante anos analisados de 2010,

2011 e 2012;

- Levantar os equipamentos utilizados na captação, conversão e armazenamento

para pequeno porte de energia solar e energia eólica;

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- Caracterizar aplicações exequíveis na região na geração de energia elétrica

através da energia solar e energia eólica de pequeno porte, em sistemas híbridos e

isolados;

- Avaliar a viabilidade dos sistemas fotovoltaicos, e a aerogeradores de pequeno

porte, visando geração de energia elétrica na região Oeste Paulista;

- Quantificar custos e benefícios para utilização de energia solar por meio das

células fotovoltaicas, para instalação de um sistema de energia eólica na região Oeste

Paulista, tendo em mente produção de pequeno porte.

5. MATERIAS E MÉTODOS

Para o presente estudo, com fins ao esclarecimento sobre o assunto será feita uma

pesquisa bibliográfica analisando textos, artigos, Plano de integração do PIR, retirados

de literatura pertinente, bem como banco de dados, como Scielo, Google acadêmico,

periódicos, e revistas de engenharia indexadas.

Um fundamento na parte teórica será desenvolvido através de artigos, periódicos e

livros na área de energia solar e eólica. Criando a base de como é gerada energia elétrica

através da radiação solar, desde conceitos básicos de radiação solar, as variações

sazonais do S0 (constante solar que representa a quantidade de energia que chega ao

topo da atmosfera) durante o ano, o balanço de radiação durante determinado tempo,

lembrando que a radiação solar global utilizada para balanço de radiação já é fornecido

pela medição do instrumento CMP3 Pyranometer consiste em um sensor thermopile

(Termopilha) dentro de uma cúpula, que mede radiação solar durante tempo de

insolação; fundamentando a evolução da energia solar, os fatores que interferem no

rendimento desse tipo de geração de energia, os tipos de células fotovoltaicas existente

no mercado. Embasando também como são gerados os ventos, modelos de circulação

dos ventos, parâmetros que influenciam no perfil dos ventos, histórico da energia eólica

no mundo e atualidade, tipos de aerogeradores e suas especificações, tipos de rotores,

cálculos de potencial eólico dentre outras periféricos, através dos dados medidos

Anemômetro Met One 034B, para medir a velocidade e direção do vento com cata-

ventos a 10 metros e 30 metros de altura,

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Para analise do potencial energético solar e eólico para pequena produção de

energia elétrica, dados meteorológicos da radiação solar e velocidade/direção dos ventos

serão coletados, referente aos anos de 2010 a 2012, do sistema meteorológico instalados

no campus do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium – UniSALESIANO, na

cidade de Araçatuba, sede da RAA(Região Administrativa de Araçatuba), e também

cidades pertencentes a RAA, como Ilha Solteira, que possui um sistema meteorológico

instalado na Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” que é utilizado

para fins de pesquisas, bem como também Usinas instaladas na região que possuem

sistema de medição meteorológica.

Serão imprescindíveis a analise dos equipamentos utilizados para geração de

energia solar, as células fotovoltaicas, quais tipos de células fabricadas no mercado,

módulos fotovoltaicos, configuração do sistema, dimensionamento de sistemas de

geração fotovoltaicos. Paralelamente extraindo conhecimento dos equipamentos

responsável pela geração de energia eólica, funcionamento do aerogeradores e seus

componentes, tipos de aerogeradores existentes no mercado e seu rendimento,

otimização do sistema de microgeradores.

Como um dos maiores desafios hoje para energia solar e eólica é o

armazenamento desta energia gerada. Será desenvolvido um levantamento das formas

de armazenamento existentes, visualizando os empecilhos encontrados e soluções

viáveis para armazenamento em pequena escala.

Segundo potencial solar e eólico calculado durante a execução do projeto, será

feito a analise dos custos e benefícios para a região oeste paulista, pautado nos sistemas

mais conhecidos no mercado, gerando assim uma visualização da quantidade de energia

gerada e a viabilidade para população da região.

E por fim uma análise final dos resultados obtidos durante o tempo de pesquisa,

com um relatório científico mostrando os resultados obtidos através da medição da

radiação solar e da velocidade e direção do vento, quantificando o potencial energético,

visualizando a viabilidade da energia solar e eólica, de forma descentralizada, para a

região de Araçatuba.

6. PLANO DE EXECUÇÃO

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Considerando-se 12 meses o tempo previsto para a integralização desta pesquisa,

o trabalho proposto é dividido nas seguintes etapas:

Etapa 1. Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias;

Etapa 2. Embasamento teórico das formas de energia solar e eólica, voltado para

geração de energia elétrica;

Etapa 3. Coleta e análise das informações sobre a incidência de radiação solar e

velocidades dos ventos no município de Araçatuba e de Ilha Solteira, do sistema

meteorológico na universidade UNESP, e cidades circunvizinhas que possuem sistema

meteorológico.

Etapa 4. Analise dos equipamentos utilizados para geração de energia solar e

eólica;

Etapa 5. Funcionamento e aplicação dos sistemas de conversão e

armazenamento de energia solar em energia elétrica; e velocidade dos ventos em

energia elétrica;

Etapa 6. Análise dos custos e benefícios para a região oeste paulista na geração

de energia solar e eólica, voltada para geração de energia elétrica;

Etapa 7. Análise dos resultados e elaboração do relatório final.

6.1. Cronograma Anual

O cronograma baseia-se na ordem em que foram compostas as etapas do plano de

execução, sendo seu período dividido por 6 bimestres completando assim o total de 12

meses.

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6.2. Cronograma mensal

Cronograma mensal das atividades que deveram ser desenvolvidas durante 12

meses, tendo inicio em junho de 2012 e termino em maio de 2013.

MÊSCRONOGRAMA MENSAL

Atividades a serem realizadas

JUNHO

Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias;

Embasamento teórico das formas de energia solar e eólica, voltado para

geração de energia elétrica; Coleta e análise das informações sobre a

incidência de radiação solar e velocidade/direção dos ventos.

JULHO




incidência de radiação solar e velocidade/direção dos ventos.

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AGOSTO




incidência de radiação solar e velocidade/direção dos ventos, Elaboração

Relatório Técnico Cientifico entregue em outubro.

SETEMBRO

Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias Coleta e

análise das informações sobre a incidência de radiação solar e

velocidade/direção dos ventos; Analise dos equipamentos utilizados para

geração de energia solar e eólica; Elaboração Relatório Técnico

Cientifico entregue em outubro.

OUTUBRO



velocidades/direção dos ventos; Analise dos equipamentos utilizados

para geração de energia solar e eólica; Elaboração Relatório Técnico

Cientifico entregue em outubro.

NOVEMBRO

Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Coleta

e análise das informações sobre a incidência de radiação solar e

velocidade/direção dos ventos; Funcionamento e aplicação dos sistemas

de conversão e armazenamento de energia solar e eólica.

DEZEMBRO



velocidade/direção dos ventos; Funcionamento e aplicação dos sistemas

de conversão e armazenamento de energia solar e eólica.

JANEIRO



velocidade/direção dos ventos; Análise dos custos e benefícios para a

19

região oeste paulista na geração de energia solar e eólica.

FEVEREIRO




região oeste paulista na geração de energia solar e eólica.

MARÇO




região oeste paulista na geração de energia solar e eólica; Análise dos

resultados e elaboração do relatório final.

ABRIL Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Análise

dos resultados e elaboração do relatório final.

MAIO Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Análise

dos resultados e elaboração do relatório final.

7. RESULTADOS ESPERADOS

- Dominar do levantamento de dados a partir da torre metereológica, para

determinação do potencial energético.

- Dominar como é feita à transmissão de dados coletados pela torre para o

datalogger, gerando o calculo de potencial;

- Conhecimento específico e particular de como têm sido usada a radiação solar e

os ventos na região Oeste Paulista;

20

- Consolidar dados coletados pelo Piranômetro e o Anemômetro, através da sede

de coleta de dados na Universidade Unisalesiano em Araçatuba, do potencial da região;

- Colocar em evidência dados e apontamentos, da viabilidade na região, dos meios

de transformação destas fontes renováveis, solar e eólica, em energia elétrica;

- Publicação de pelo menos um artigo sobre a energia solar e eólica na região

Oeste Paulista.

8. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

SCHÖFFEL, E.R. Radiação Solar. 2006. Disponível em:

<http://www.ufpel.edu.br/faem/agrometeorologia/RADSOL.pdf>. Acesso em: 16 fev.

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AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (BRASIL). Agência

Nacional de Energia Elétrica – Brasília: Aneel, 2005.

21

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Energ. Meio Rural 2004. Disponível em: <

http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?

pid=MSC0000000022004000100053&script=sci_arttext > . Acesso em: 12 jun. 2010

BORTHOLIN, Érica; GUEDES, Bárbara D. O efeito Estufa. Em: <

http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/ee/Efeito_Estufa.html>. Acesso em: 14 de

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BUCKERIDGE, Marcos S. O Efeito estufa e a Biodiversidade. Em:

<http://felix.ib.usp.br/pessoal/marcos/minhaweb5/schedule.htm>. Acesso em: 13 de

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Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 30, n. 1, 1304. 2008

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Documents

Plano de pesquisa IC - Energia solar e eolica RAA.docx