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Um exemplo de Uso de Energias Renováveis e Materiais Alternativos no Parque de Energias da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro-RJ

Maria de Glória Alves1, Valdo da Silva Marques2 e Jonas Alexandre3 e Ariadne do Carmo Fonseca4

1. Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Laboratorio de Engenharia Civil-Oficina de Geologia e Geoprocessamento, mgloria@uenf.br

2. Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Laboratorio de Meteorologia, marques@lenep.uenf.br

3. Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Laboratorio de Engenharia Civil-Oficina de Materiais, jonas@uenf.br

4. Colaborador da Oficina de Geologia e Geoprocessamento, revistadegeologia@yahoo.com.br

Resumo

É um projeto energético que procura adotar os preceitos de empreendimentos ambientalmente corretos. Os objetivos que nortearam esse projeto foram focados na intenção de criar um espaço em que fosse possível demonstrar de forma prática a exeqüibilidade do uso de energia a partir de fontes alternativas sem agredir o meio ambiente. Para isso foram adotados como princípios básicos o uso de fontes limpas de geração de energia elétrica, a preocupação com a eficiência energética, o uso de processos construtivos ambientalmente corretos e o uso de materiais de construção alternativos. O parque foi instalado numa área 2.500 m2 no campus universitário onde se obteve autonomia em energia, água e tratamento de efluentes. Foram instalados um sistema de geração de energia, um sistema de armazenamento, controle e distribuição de energia, um sistema de monitoramento e um sistema consumidor.

Palavras-chaves

Parque de energia alternativa, UENF, Campos de Goytacazes, Rio de Janeiro.

Abstract

It is an energy plan that seeks to adopt the precepts of environmentally correct projects. The objectives that guided this project were focused on the intention to create a space in which it was possible to demonstrate the practical feasibility of using energy from renewable sources without harming the environment. For this we adopted as the basic principles the use of electricity generation through clean sources, the concern for efficiency, the use of environmentally correct construction processes and the use of alternative building materials. The park was installed in an area of 2500 m2 on campus where there has autonomy in energy, water and sewage treatment. We installed a system of power generation, a storage system, control and distribution of energy, a monitoring system and a consumer system.

Keywords:

Alternative energy park, UENF, Campos de Goytacazes, Rio de Janeiro.

1. INTRODUÇÃO

A recente crise econômica mundial, agravada pelas tendências de aquecimento global que domina a agenda de todos os países preocupados com a sobrevivência do planeta, tem levado os políticos, os pesquisadores e os empresários a pensarem em novas formas de aproveitamento das energias renováveis e em programas de eficiência energética. As pesquisas científicas e tecnológicas que procuram introduzir novos métodos de aproveitamento de energias limpas, com ampliação do mercado e consequente barateamento de custos, certamente levarão a uma mudança inexorável da matriz energética mundial. Atualmente muitos países,

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inclusive o Brasil, têm experimentado nos últimos anos um formidável esforço para incrementar a geração e uso das energias renováveis que já está influenciando na mudança da matriz energética.

Várias instituições, entre as quais universidades, além de governos e empresários podem impulsionar os projetos de implantação e consumo de energias renováveis, com o desenvolvimento de pesquisas científicas e tecnológicas. Dessa forma as universidades exercem um papel muito importante no desenvolvimento de tecnologias de energias renováveis, desenvolvendo e aperfeiçoando novos métodos e melhorando a eficiência dos sistemas de geração, visando entre outras coisas a redução dos custos de implantação com aumento de rendimento destes sistemas.

Neste sentido a Universidade Estadual do Norte Fluminense - UENF está instalando na sua estrutura universitária um Núcleo de Energias Alternativas destinado a congregar pesquisadores, estudantes e demais interessados no desenvolvimento de pesquisas e estudos em fontes renováveis de energia. Há vários projetos em andamento envolvendo o aproveitamento de biomassa para produzir biocombustíveis (biodiesel e etanol), estudos de células de combustíveis e fotovoltáicas, sistemas híbridos de geração (solar e eólica), entre outros.

2. COMPONENTES DO PARQUE

Um dos projetos importantes, já concluído, foi a implantação de um Parque Modelo de Geração de Energias Alternativas, descrito a seguir.

Sistema de geração de energia

O sistema gerador utiliza como fontes a anergia solar e a eólica. Há também um projeto de biodiesel que produz o combustível a partir de plantas oleaginosas e resíduos de óleos animais e vegetais. Este sistema é composto por um conjunto de cinco aerogeradores com capacidade para gerar até 5 kW de energia e de um conjunto de 24 células fotovoltáicas com capacidade para gerar 3,6 kW. Um sexto aerogerador de 1 kW foi istalado para finalidade específica de bombeamento de água do subsolo. Portanto trata-se de um sistema híbrido, onde há um esquema que permite realizar as seguintes operações: a energia solar produzida em corrente cotínua é armazenada nas baterias através dos controladores de carga; a energia eólica produzida em corrente alternada é inicialmente convertida em corrente contínua e, passando pelos controladores de carga, é armazenada também nas mesmas baterias; a partir daí, a corrente contínua passa através dos inversores e é convertida em corrente alternada (110 ou 220 Volts) para ser distribuída na casa demonstrativa e na área do parque, onde há também um conjunto de painéis fotovoltáicos para produzir energia que alimenta diretamente as lâmpadas da iluminação pública.

Sistema de armazenamento, controle e distribuição de energia

Este sistema é formado por um conjunto de 12 baterias de 5.000 Ampères cada uma, um conjunto de controladores de carga, inversores e painéis de distribuição abrigados num pequeno prédio de 30m2 separado da casa. Esta unidade é equipada também com microcomutadores, mobiliários e demais instrumentos necessários à armazenagem, controle e distribuição da energia gerada no Parque, além de permitir os monitoramentos energético, eólico e solar.

Sistema de monitoramento

O sistema de monitoramento energético é formado por um conjunto de dispositivos para monitorar o vento, a radiação solar e a energia produzida e consumida. São usados medidores de energia e transdutores de corrente, além de sensores de temperatura. Um software gerenciador controla e integra todos os dados medidos. O monitoramento do vento e da radiação solar é feito por meio de uma torre de 50 metros de altura equipada com sensores de vento e de radiação solar, temperatura e umidade do ar, além de painéis fotovoltáicos e baterias que lhe permite a autonomia de energia, visando ao monitoramento contínuo dessas variáveis.

Sistema consumidor de energia – Casa demonstrativa

O sistema consumidor é representado por uma casa demonstrativa de cerca de 130m2 e a iluminação pública do parque. É preciso mencionar que em função da demanda de energia e da produção efetiva não se conseguiu a autonomia completa, pois a refrigeração, por enquanto, exigem o uso de energia convencional. A implantação da casa no parque de energia da UENF é um capítulo à parte, pois procurou-se usar métodos de construção e materiais alternativos compatíveis com iniciativas ambientalmente corretas. Os princípios básicos que nortearam a construção da casa foram: utilização de materiais não convencionais; uso de energia alternativa; domínio de conforto ambiental (térmico e acústico); tratamento natural de esgoto; e uso de água

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captada no próprio domínio. Assim o projeto arquitetônico contemplou dispositivos visando a redução do consumo de energia elétrica, além de se preocupar com o conforto térmico e acústico. A casa é composta de mini-autidório, secretaria, sala de monitoramento, cozinha, banheiro e varanda.

Os materiais e métodos alternativos usados na construção foram: tijolo solo-cimento, sem uso de fornos na sua fabricação; argamassa e concreto ecológico, produzido na UENF, com adição de resíduos de tijolo cerâmico moído; madeira certificada - os pilares e os bancos da varanda da casa demonstrativa são de madeira de reflorestamento; telha de resíduos (sem amianto), fabricada de fibrocimento com tecnologia de CRFS (Cimento Reforçado com Fios Sintéticos); piso de cerâmica, elaboradas com resíduos industriais; forro - na varanda e no banheiro foram utilizadas folhas de compensado (OSB) e no restante da casa o forro é feito de material reciclado a partir de resíduos de caixas de leite, formando chapas estruturadas por engradamento de madeira; a construção das paredes foi feita com a utilização da técnica construtiva de blocos de solo-cimento em que o encaixe de tijolos usa junta seca (sem argamassa de assentamento), o travamento é garantido com a colocação de armadura e grauteamento dos furos dos tijolos e o rejunte foi feito com argamassa de resíduos de tijolo cerâmico moído; o acesso à casa demonstrativa foi construído com blocos pré-moldados de concreto; e instalação elétrica hidráulica - embutida na parede.

Complementos

O parque de energia alternativa da UENF é complementado com os seguintes dispositivos:

planta de biodiesel; sistema independente de abastecimento de água; sistema de aquecimento de água; sistema próprio de irrigação; e sistema autônomo de tratamento de efluentes

Projeto de Biodiesel

Foi instalado um plano piloto de produção de biodiesel para permitir a investigação do aproveitamento de oleaginosas possíveis de serem cultivadas na região. As plantas oleaginosas que pretendemos investigar são aquelas nativas da própria região, como a mamona e o girassol que são facilmente adaptáveis à região. No projeto podem ser testados os óleos vegetais e as tecnologias de conversão, sobretudo a transesterificação.

Sistema de abastecimento de água

A água consumida no parque provém de uma unidade de captação e tratamento de água subterrânea e de um esquema de captação das águas pluviais. A água é retirada do subsolo por um poço tubular de 11 metros de profundidade, usando uma bomba de sucção acionada pela energia produzida por um aerogerador de 1kW. A água da chuva é captada por um sistema instalado ao redor da casa. Toda a água retirada do poço ou captada da chuva é armazenada em cisternas e tratadas antes de serem bombeadas para a caixa situada no topo da casa.

Sistema de aquecimento de água

O sistema de aquecimento é composto de: 6 painéis foto-térmicos, um boiler de 400 litros, tubos, conexões e acessórios. Este sistema permite o aquecimento de água para o banheiro e para uso diverso na cozinha.

Tratamento de efluentes

O tratamento de efluentes (esgoto sanitário e água usada) é feito por um sistema biofossa séptica - 1750 litros, biofiltro (anaeróbico) - 1750 litros, caixa clorada – 70 litros, caixa de gradeamento - 20 litros, e caixa de gordura – 40 litros. O produto final é um líquido de boa qualidade sanitária e que é injetado no próprio parque em tubos subterrâneos perfurados, sem nenhum prejuízo para o solo e a vegetação local.

Sistema próprio de irrigação

O sistema de irrigação é formado por um conjunto de tubulações interligadas a diversos aspersores retráteis, que são acionados pela pressão da própria bomba de sucção localizada na casa de bombas. Este sistema garante a irrigação de cerca de 80% da área gramada do parque, sendo o restante irrigado manualmente com mangueiras apropriadas.

3. RESULTADOS

Com a construção do parque foi possível demonstrar que a edificação de um espaço com autonomia de energia, água e tratamento de efluentes, é viável e hoje está sendo usado como ponto de convergência daqueles

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que se interessam por energias renováveis e tem sido útil para o desenvolvimento da consciência ambiental da sociedade do Norte Fluminense.

Ao disseminar estes conceitos através de um exemplo prático ocorre a conscientização da população sobre a utilização eficiente das energias e a necessidade de preservar o meio ambiente. Desde a sua inauguração em 30 de dezembro de 2006 o Parque de Energias da UENF já recebeu por volta de quatro mil visitantes, sendo estes alunos e professores de escolas públicas e privadas, membros da população, membros do governo das diferentes esferas governamentais das regiões Norte e Noroeste Fluminense do Estado do Rio de Janeiro.

4. AGRADECIMENTOS

A TERMORIO – O Parque de Energias Alternativas da UENF foi implantado com recursos da Usina Termoelétrica TermoRio S.A. com a interveniência da Secretaria de Estado de Energia, Indústria Naval e Petróleo, graças ao mecanismo de desconto de ICMS.

5. BIBLIOGRAFIA

Alves, Maria da Gloria, CURTY, Larissa Azevedo Dimensionamento de uma Moradia Não-Convencional utilizando materiais ecológicos e energias alternativas In: II GEOJOVEM, 2006, Nova Friburgo. Anais do II Simpósio Brasileiro de Jovens Geotecnicos. , 2006.

Curty, Larissa Azevedo; Silva, Miriam Torp da; DANTAS, Deborah Ferreira, Dimensionamento e Avaliação Custo Benefício de MoradiasConvencional e Não-Convencional. Projeto Final de curso de Engenharia Civil. UENF 2004. Orientador : Maria da Gloria Alves

Hinrichs, R. A. & Kleinbach, M. (2004) - Energia e Meio Ambiente. Editora Thomson, Brasil, 3ª. Edição. 543 p.

Marques, V. S. ; Victer, W. ; Silva, L. A. A. E. . Renewable energy in Brazil. In: WORLD RENEWABLE ENERGY CONGRESS 2005, 2005, Aberdeen - Scotland, UK. Renewable Energy, technology, Innovation and the Enviroment. Amsterdam : ELSEVIER, 2005. v. 01.

FOTOS DO PARQUE DE ENERGIA ALTERNATIVA DA UENF