1. ENERGIA EÓLICA

Para garantir o estilo de vida contemporâneo sem agravar a poluição e o aquecimento

global, as energias alternativas despertam cada vez mais interesse. Ambientalmente

responsável, o uso de fontes “limpas” de energia ainda permite economizar com a

conta de luz todo mês, o que as torna ainda mais desejáveis.

A energia eólica, proveniente dos ventos, é uma das principais soluções para a

obtenção de uma energia limpa, criada sem detritos ou conseqüências negativas para

nosso meio ambiente. A vista das vastas "fazendas", formadas por inúmeros

geradores eólicos, parecidos com gigantes moinhos de vento, já é familiar em

algumas partes do país, como no nordeste onde realizam a captação de energia.

Porém, é possível ter geradores de menor porte, para abastecer fazendas, granjas,

chácaras, hotéis, condomínios residenciais, indústrias, postos de combustíveis e

muito mais. Apesar de geradores eólicos de pequeno porte serem pouco utilizados no

país, todos os estudos demonstram que essa solução ganhará muita força nesta nova

década.

Praticamente inexistem pontos contra os geradores eólicos de pequeno porte.

O ruído gerado pelas que as pás é mínimo pois os fabricantes trabalharam a

aerodinâmica de tal forma que isso se tornou uma questão secundária.

A possibilidade de a rotação da hélice atrair passarinhos e morcegos causando dano

ambiental é também ínfima, sendo contrabalançada pelo uso de cores fortes

(vermelho, azul, verde, etc) no último terço das pás de hélices.

1.1 Fundamentos para Implantação de um Sistema Eólico / Solar

Para a implantação de um Sistema Eólico / Solar, não basta apenas a escolha e

aquisição de Geradores Eólicos, Torres, Painéis Solares, Controladores, Inversores, etc.

É importante a estruturação de um acurado projeto e uma análise da disponibilidade e

tipos de ventos, bem como da incidência de sol.

Nossa empresa adota diversos passos para a implantação de um sistema gerador de

energia eólica e solar, conforme descrevemos a seguir:

1.1.1 Sensoriamento Remoto Orbital - Eólico e Solar

Trabalho Planimétrico: de escala cartográfica 1:10.000, são usadas imagens de satélites com

resolução espacial de 1,0m. Mapa escalonado com curvas de nível, apresentando o Fator de

Forma de Weibull Anual.

Altimetria: são utilizados dados de RADAR SRTM e Modelos Digitais ASTER-GDEM dos quais

são gerados mapas hipsométricos, declividades e de superfície, para extração de modelos de

rugosidade local.

Insumos Orbitais: Para uso dos insumos orbitais, são realizados os serviços de:

georreferenciamento, ortoretificação, mosaicagem, composição colorida, correções geométricas

e radiométricas, filtragens (realce e contraste), geração de modelo digital de terreno, extração

de curvas de nível, mapeamento em até 10 (dez) classes em escala 1:5.000.

Posicionamento das Rosas dos Ventos - Sobreposto ao relevo sombreado, apresentando as

Freqüências e Direções dos ventos predominantes.

1.1.2 Micrositing

Lay-out Sistema Eólico: em escala cartográfica 1:500, são usadas imagens de satélites com

resolução espacial de 1,0m e definidas localização das torres eólicas conforme rugosidade do

terreno, estabilidade térmica atmosférica e arrasto aerodinâmico.

Lay-out Sistema Solar: em escala cartográfica 1:500, são usadas imagens de satélites com

resolução espacial de 1,0m e definida a localização dos conjuntos de placas solares conforme

rugosidade do terreno, localização de cada conjunto (bateria) de painéis fotovoltaicos em

relação ao ponto ideal de incidência solar, bem como, em caso de automação da

movimentação dos painéis, o melhor percurso de guinada.

1.1.3 Projeto de Especificação dos Geradores Eólicos e Painéis Solares

Geradores Eólicos: desenvolvimento de projeto com a especificação dos Geradores Eólicos,

sua potência em conformidade com a exigência de cargas e dimensionamento das torres,

controladores, inversores e baterias.

Painéis Solares: desenvolvimento do projeto com a especificação dos Painéis Solares em

atendimento as cargas exigidas e dimensionamento das bases e suportes em conformidade

com a rugosidade do terreno, inversores e baterias. (O Projeto de Especificação de

Equipamentos somente poderá ser executado após o desenvolvimento do micrositing).

1.1.4 Projeto de Engenharia Elétrica

Projeto Elétrico: desenvolvimento do Projeto Elétrico com a especificação dos Quadros de

Comando, Subestação, Distribuição da Rede Elétrica, Cablagem, Minuterias e Baterias.

1.1.5 Obras Civis

Projeto de Obras Civis: desenvolvimento do Projeto de Fundações para a implantação das

torres e suportes, subestação e projetos correlatos.

Execução de Obras Civis: execução das obras de Fundações, Ancoragem e Fixação das Torres

Eólicas, Construção de Valas, Subestação, Abrigo de Baterias, Casa de Quadros de Comando

e outras.

1.1.6 Instalação dos Equipamentos

Geradores Eólicos: instalação das torres de fixação dos equipamentos, levantamento dos

rotores e hélices.

Painéis Solares: instalação dos suportes de fixação dos painéis solares e acessórios.

Painéis de Controle: instalação dos Painéis de Controle.

Subestação: instalação dos equipamentos da subestação e transformadores.

1.1.7 Projeto Executivo

Projeto executivo completo de implantação do parque de geração de energia.

1.1.8 Comissionamento

Serviço de testes dos equipamentos instalados e start-up da sua operação.

1.1.9 Gestão de Implantação de Parque Híbrido

Faz parte do escopo dos serviços da Obenlux Power a realização dos Serviços de Gestão para

a implantação do Parque Híbrido.

Compõem os serviços, todo o gerenciamento e supervisão das obras, montagens e instalações

até o comissionamento do Parque Híbrido e entrega do mesmo em plano funcionamento.

1.1.10 Assistência Técnica

Após a entrega do Parque Híbrido a Obenlux realiza a Prestação de Assistência Técnica para a

prestação de manutenção preventiva e corretiva de todos os equipamentos.

Nossa empresa mantém um estoque mínimo de peças e componentes de reposição para

atender a quaisquer emergências técnicas.

1.1.11 Operação do Sistema

A Obenlux Power possui uma equipe plenamente capacidade para realizar a Operação de

Sistemas de Geração de Energia de Hidrelétrica, Termelétrica, Parques Eólicos e Parques

Solares.

1.2 Um Pouco da História

Com o avanço da agricultura, o homem necessitava cada vez mais de ferramentas que o

auxiliassem nas diversas etapas do trabalho. Tarefas como a moagem dos grãos e o

bombeamento de água exigiam cada vez mais esforço braçal e animal. Isso levou ao

desenvolvimento de uma forma primitiva de moinho de vento, utilizada no beneficiamento dos

produtos agrícolas, que constava de um eixo vertical acionado por uma longa haste presa a ela,

movida por homens ou animais caminhando numa gaiola circular. Existia também outra

tecnologia utilizada para o beneficiamento da agricultura onde uma gaiola cilíndrica era

conectada a um eixo horizontal e a força motriz (homens ou animais) caminhava no seu interior.

Esse sistema foi aperfeiçoado com a utilização de cursos d’água

como força motriz surgindo, assim, as rodas d’água. Historicamente,

o uso das rodas d’água precede a utilização dos moinhos de ventos

devido a sua concepção mais simplista de utilização de cursos

naturais de rios como força motriz. Como não se dispunha de rios

em todos os lugares para o aproveitamento em rodas d’água, a

percepção do vento como fonte natural de energia possibilitou o

surgimento de moinhos de ventos substituindo a força motriz

humana ou animal nas atividades

O primeiro registro histórico da utilização da energia eólica para bombeamento de água e

moagem de grãos através de cata-ventos é proveniente da Pérsia, por volta de 200 A.C.. Esse

tipo de moinho de eixo vertical veio a se espalhar pelo mundo islâmico sendo utilizado por

vários séculos. Acredita-se que antes da invenção dos cata-ventos na Pérsia, a China (por

volta de 2000 A.C.) e o Império Babilônico (por volta 1700 A.C) também utilizava cata-ventos

rústicos para irrigação.

Mesmo com baixa eficiência devido a suas características, os cata-ventos primitivos

apresentavam vantagens importantes para o desenvolvimento das necessidades básicas de

bombeamento d’água ou moagem de grãos, substituindo a força motriz humana ou animal.

Pouco se sabe sobre o desenvolvimento e uso dos cata-ventos primitivos da China e Oriente

Médio como também dos cata-ventos surgidos no Mediterrâneo. Um importante

desenvolvimento da tecnologia primitiva foram os primeiros modelos a utilizarem velas de

sustentação em eixo horizontal encontrados nas ilhas gregas do Mediterrâneo.

Na Europa, a introdução dos cata-ventos ocorreu no retorno das Cruzadas há 900 anos. Os

cata-ventos foram largamente utilizados e seu desenvolvimento bem documentado. As

máquinas primitivas persistiram até o século XII quando começaram a ser utilizados moinhos

de eixo horizontal na Inglaterra, França e Holanda, entre outros países.

Os moinhos de vento de eixo horizontal do tipo

“holandês” foram rapidamente disseminados em

vários países da Europa. Durante a Idade

Média, na Europa, a maioria das leis feudais

incluía o direito de recusar a permissão à

construção de moinhos de vento pelos

camponeses, o que os obrigava a usar os

moinhos dos senhores feudais para a moagem

dos seus grãos. Dentro das leis de concessão

de moinhos também se estabeleceram leis que

proibiam a plantação de árvores próximas ao

moinho assegurando, assim, o “direito ao vento”.

Os moinhos de vento na Europa tiveram, sem

dúvida, uma forte e decisiva influência na

economia agrícola por vários séculos. Com o

desenvolvimento tecnológico das pás, sistema

de controle, eixos etc, o uso dos moinhos de

vento propiciou a otimização de várias

atividades utilizando-se a força motriz do

vento.

Na Holanda, entre os séculos XVII a XIX, o

uso de moinhos de vento em grande escala

esteve amplamente relacionado com a

drenagem de terras cobertas pelas águas. A

área de Beemster Polder, que ficava três

metros abaixo do nível do mar, foi drenada

por 26 moinhos de vento de até 50 HP cada,

entre os anos de 1608 e 1612. Mais tarde, a

região de Schermer Polder também foi

drenada por 36 moinhos de vento durante

quatro anos, a uma vazão total de

1.000m3/min.

Os moinhos de vento na Holanda tiveram uma grande variedade de aplicações. O primeiro

moinho de vento utilizado para a produção de óleos vegetais foi construído em 1582. Com o

surgimento da imprensa e o rápido crescimento da demanda por papel, foi construído, em 1586,

o primeiro moinho de vento para fabricação de papel. Ao fim do século XVI, surgiram moinhos

de vento para acionar serrarias para processar madeiras provenientes do Mar Báltico. Em

meados do século XIX, aproximadamente 9.000 moinhos de vento existiam em pleno

funcionamento na Holanda.

O número de moinhos de vento na Europa nesse período mostra a importância do seu uso em

diversos países como a Bélgica (3.000 moinhos de vento), Inglaterra (10.000 moinhos de vento)

e França (650 moinhos de vento na região de Anjou).

1.3 Recursos Tecnológicos

Na última década a geração de energia eólica para geração elétrica expandiu-se de forma

acelerada, atingindo a escala de gigawatts. Até então, um dos fatores que limitavam o

crescimento de empreendimentos eólicos era a falta de dados consistentes e confiáveis a

respeito do comportamento dos ventos.

Deve-se levar em conta que uma parte significativa dos registros anemométricos disponíveis

pode ser mascarada por influências aerodinâmicas de obstáculos, relevo e rugosidade.

Assim, a disponibilidade de dados representativos é importante no caso brasileiro, que ainda

não explorou com intensidade esse recurso abundante e renovável.

ESTUDO DO TERRITÓRIO NACIONAL

ENERGIA EÓLICA

Variação Média Anual dos Ventos

Nos últimos três anos, com a disponibilidade de dados fornecidos pela NASA e outros

importantes órgãos mundiais foi possível a estruturação do MesoMap, um abrangente

sistema de software de modelamento numérico dos ventos de superfície. Esse sistema

simula a dinâmica atmosférica dos regimes de vento e variáveis meteorológicas correlatas, a

partir de amostragens representativas de um banco de dados validado para o período

1983/2010.

O sistema inclui condicionantes geográficas como o relevo, a rugosidade induzida por

classes de vegetação e uso do solo, as interações térmicas entre a superfície terrestre e a

atmosfera, inclusive efeitos do vapor d'água presente.

Essas simulações são balizadas por referências existentes, tais como grades de dados

meteorológicos resultantes de re-análises, radiossondagens, vento e temperatura medidos

sobre o oceano e medições de vento de superfície realizadas regionalmente em território

brasileiro.

Entre estas últimas, são selecionadas apenas as medições com qualidade adequada para

referenciar o modelo ou referências coerentes representativas de grandes áreas.

Os resultados dessas simulações são apresentados em mapas temáticos, que representam

os regimes médios de vento (velocidade, direções predominantes e parâmetros estatísticos

de Weibull) e fluxos de potência eólica na altura de até 50m, na resolução horizontal de 1km

x 1km.

Além da indicação das melhores áreas de potencial eólico no território nacional e das

principais características de vento (direções predominantes, regimes diurnos, fatores

estatísticos de Weibull), foi realizada a integração de áreas de potencial com uso de

ferramentas de geoprocessamento, a partir de premissas conservadoras.

ESTUDO ÁREA LOCALIZADA EM MARINGÁ - PR

ESTUDO DO POTENCIAL EÓLICO

1.2 Fundamentos da Energia Eólica

1.2.1 Origem

O vento – atmosfera em movimento – tem sua origem na associação entre a energia solar e a

rotação planetária. Todos os planetas envoltos por gases em nosso sistema solar demonstram

a existência de distintas formas de circulação atmosférica e apresentam ventos em suas

superfícies. Trata-se de um mecanismo solar-planetário permanente; sua duração é

mensurável na escala de bilhões de anos. O vento é considerado fonte renovável de energia.

1.3 Princípios e Tecnologia

Uma turbina eólica capta uma parte da energia cinética do vento que passa através da área

varrida pelo rotor e a transforma em energia elétrica. A potência elétrica é função do cubo da

velocidade de vento v:

A absorção de energia cinética reduz a velocidade do vento à jusante do disco do rotor.

Gradualmente, essa velocidade recupera-se ao misturar-se com as massas de ar

predominantes do escoamento livre.

Das forças de sustentação aerodinâmica nas pás do rotor resulta uma esteira helicoidal de

vórtices, a qual também gradualmente dissipa-se. Após alguma distância a jusante da turbina, o

escoamento praticamente recupera as condições de velocidade originais e turbinas adicionais

podem ser instaladas, minimizando as perdas de desempenho causadas pela interferência da

turbina anterior.

Na prática, essa distância varia com a velocidade do vento, as condições de operação da

turbina, a rugosidade de terreno e a condição de estabilidade térmica vertical da atmosfera.

Por se mostrar uma forma de geração praticamente inofensiva ao meio ambiente, sua

instalação simplificou os minuciosos e demorados estudos ambientais requeridos pelas fontes

tradicionais de geração elétrica, bastando, em muitos casos, aos poderes concedentes a

delimitação das áreas autorizadas para sua instalação. Esse último fato, aliado às escalas

industriais de produção de turbinas, tornaram a geração eólio-elétrica uma das tecnologias

maior crescimento na expansão da capacidade geradora.

2. ENERGIA SOLAR

A Energia produzida pelo Sol é convertida em energia útil por seres humanos, quer para a

produção de eletricidade que é uma das suas principais aplicações.

Anualmente, o Sol produz 4 milhões de vezes mais energia do que consumimos, para o seu

potencial é ilimitado.

Em apenas um segundo o sol produz mais energia (internamente) que toda energia usada

pela humanidade desde o começo dos tempos. Uma outra forma de se exprimir esta imensa

grandeza energética, basta dizer que a energia que a terra recebe por ano vinda do sol,

representa mais que 15000 vezes o consumo mundial anual de energéticos.

Quinze por cento da energia emitida pelo sol que chega a terra é refletida de volta para o

espaço. Outros 30% são perdidos na evaporação da água a qual sobe para a atmosfera

produzindo chuva. A energia solar é também absorvida pelas plantas, pela terra e oceanos. A

energia restante, para manter o equilíbrio energético do planeta, deve então ser emitida sob a

forma de radiação térmica.

A energia solar está disponível de forma absolutamente gratuita, porém o seu aproveitamento

ainda limitado. O problema é que a energia solar apresenta-se sob a forma disseminada e a

sua captação, pelo menos para potências elevadas, requer instalações complexas e

dispendiosas.

O aproveitamento da energia solar poderá, em médio prazo tornar-se como a grande solução

para todos os problemas energéticos da nossa sociedade.

Devido às grandes vantagens que possui, não só econômicas, como ambientais, a energia

solar - uma fonte limpa e inesgotável - se apresenta cada dia mais como a grande solução

energética para o planeta. Esta nova alternativa tem crescido significativamente durante os

últimos anos, devido à crise do petróleo e das hidrelétricas.

Com o intuito de difundir esta idéia, educar e tirar dúvidas sobre o uso de energia solar no

Brasil, está sendo desenvolvido o projeto “Cidades Solares”. Trata-se de uma parceria entre a

ONG sócio-ambiental “ Vitae Civilis” e a Abrava-Associação Brasileira de Refrigeração e Ar

Condicionado. O conceito de Cidade Solar já é conhecido no mundo todo e é composto de

diversas iniciativas que incluem incentivos financeiros, legislações, diretrizes e normas para a

promoção do uso de tecnologias solares.

2.1 Vantagens da energia solar

A energia solar não polui durante seu uso. A eventual poluição decorrente da

fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é

totalmente controlável.

As centrais solares necessitam de mínima manutenção.

Os painéis solares são a cada dia mais potentes e o seu custo de fabricação vem

decaindo a cada ano, transformando a energia solar numa solução economicamente

viável.

A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua

instalação em pequena escala não exige enormes investimentos em infra-estrutura e

linhas de transmissão.

Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em

praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética

sua utilização ajuda a diminuir a procura energética nestes e conseqüentemente a

perda de energia que ocorreria na transmissão.

2.2 Desvantagens da Energia Solar

Existe variação na quantidade de energia produzida, de acordo com a situação

climática (chuvas, neve, névoa, etc), além de que durante a noite não existe produção

alguma, o que exige meios de armazenamento da energia produzida (baterias)

durante o dia, em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de

transmissão de energia.

Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da

Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de Inverno

devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com freqüente

cobertura de nuvens (Londres) tendem a ter variações diárias de produção de acordo

com o grau de nebulosidade.

2.2 Células Fotovoltaicas

As células fotovoltaicas que constituem os painéis solares são fabricadas, em sua maioria,

usando o silício (Si), podendo ser constituídas de cristais monocristalinos, policristalinos ou

de silício amorfo.

Elas são dispositivos que possuem a particularidade de converterem a energia solar em

energia elétrica. São usadas como geradoras de electricidade ou como sensores de

intensidade luminosa.

Atualmente a eficiência das células fotovoltaicas ainda é reduzida, porém existe um

acelerado processo de desenvolvimento de células de alta eficiência com ótimos resultados.

É uma forma obtenção de energia elétrica sem criar resíduos, daí o nome de energia limpa.

O efeito fotovoltaico foi descoberto em 1839 por Edmond Becquerel. Entretanto, só após

1883 é que as primeiras células fotoelétricas foram construídas, por Charles Fritts, que cobriu

o selénio semicondutor com uma camada extremamente fina de ouro de modo a formar

junções.

O conjunto de células fotoelétricas é denominado painél solar fotovoltaico e seu uso

atualmente é bastante comum em lugares afastados da rede elétrica convencional.

2.2.1 Principais Tipos de Células Solares

Mono-cristalina

Trata-se da primeira geração de célula fotovoltaica. O seu rendimento elétrico é relativamente

elevado (aproximadamente 16%, podendo subir até cerca de 23% em laboratório), mas as

técnicas utilizadas na sua produção são complexas e caras.

Por outro lado, é necessária uma grande quantidade de energia no seu fabrico, devido à

exigência do uso de materiais em estado muito puro e com uma estrutura de cristal perfeita.

A fabricação da célula de silício começa com a extração do cristal de dióxido de silício. Este

material é desoxidado em grandes fornos, purificado e solidificado. Este processo atinge um

grau de pureza em 98 e 99% o que é razoavelmente eficiente sob o ponto de vista energético

x custo. Este silício para funcionar como células fotovoltaicas necessita de outros dispositivos

semicondutores e de um grau de pureza maior que deve chegar a faixa de 99,9999%.

Poli-cristalina

A célula poli-cristalina tem um custo de produção inferior por necessitarem menor quantidade

de energia para sua fabricação mas apresentam um rendimento elétrico inferior (entre 11% e

13%, obtendo-se até 18% em laboratório). Esta redução de rendimento é causada pela

imperfeição do cristal, devido ao sistema produtivo.

O processo de pureza do silício utilizado na produção das células poli-cristalinas é similar ao

adotado para se obter o Poli-cristalino, obtendo-se desta forma, níveis de eficiência

compatíveis, com menores rigores de controle.

Silício Amorfo

A células de silício amorfo e a que apresenta o custo mais baixo para sua fabricação mas em

contrapartida, o seu rendimento elétrico é o mais reduzido (aproximadamente 8% a 10%, ou

13% em laboratório). As células de silício amorfo são películas muito finas, o que permite

serem utilizadas como material de construção, tirando ainda o proveito energético.

A célula de silício amorfo difere-se das demais estruturas cristalinas por apresentar alto grau

de desordem na estrutura dos átomos que a compõem. A utilização de silício amorfo em

fotocélulas, tem demonstrado grandes vantagens, tanto nas propriedades elétricas, quanto no

processo de fabricação.

Por apresentar uma absorção da radiação solar na faiIxa do visível e podendo ser fabricado

mediante a deposição de diversos tipos de substratos, o silício amorfo vem se mostrando

uma forte tecnologia para sistemas fotovoltaicos de baixo custo.

Mesmo apresentando um baixo custo de produção, o silício amorfo apresenta duas

desvantagens:

a) – Baixa eficiência na conversão de energia, comparativamente as células mono e

poli-cristalinas de silício;

b) – São afetadas por um processo de degradação logo nos primeiros meses de

operação, reduzindo assim a sua aficiência ao longo da sua vida útil.

2.2 Análise Solarimétrica

A radiação solar é composta de ondas eletromagnéticas curtas emitidas pelo Sol,

responsáveis pelo aquecimento terrestre. A radiação solar é parcialmente refletida pelo

Planeta Terra. A partir da irradiância emergente no topo tenta-se avaliar a irradiância global à

superfície. Existem dois pontos de vista básicos para estimar a irradiância global à superfície.

Os "modelos estatísticos" procuram ajustar a irradiância emergente no topo da atmosfera com

dados de "verdade terrestre" fornecidos por redes solarimétricas, através de alguma função

empírica. Estes modelos são dependentes da existência de uma rede solarimétrica de

referência para avaliar coeficientes de ajuste, e tem validade apenas regional. Seus

coeficientes podem variar no tempo e precisam de validação sistemática.

Para um perfeito levantamento da incidência solar em determinada região, são realizados

estudos solarimétricos. As informações solarimétricas de caráter numérico são obtidas através

de estudos realizados por satélites orbitais meteorológicos e fotográficos.

A conscientização de que a maioria dos recursos, sejam eles energéticos ou não, são finitos,

tem aberto espaço para tentar equacionar a relação do homem com a natureza em termos de

uma melhor e mais harmônica convivência.

A tecnologia solar e mais particularmente as mudanças culturais que essa tecnologia promove

podem proporcionar uma importante contribuição na direção do desenvolvimento sustentável.

De acordo com o Relatório da Comissão Bruntland "Our common future", apresentado em

1987, " desenvolvimento sustentável consiste em satisfazer as necessidades do presente sem

comprometer a capacidade das gerações futuras de atender suas próprias demandas".

O tema da solarimetria é bastante complexo. As tarefas são imensas, os recursos humanos e

materiais disponíveis, pequenos. Medir o recurso solar implica empreender o árduo labor de

instalar, medir, processar e disponibilizar os dados de forma adequada e permanente, da

mesma forma que é feito com outras grandezas relativas ao clima. Nesse sentido, o recurso

solar precisa ainda ganhar status equivalente a outras variáveis meteorológicas, cuja medição

é considerada indispensável para atender as necessidades da sociedade e economia

modernas. (Chigueru Tiba / Naum Fraidenraich - Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas

de Energia Depto de Energia Nuclear UFPE Recife - PE Brasil)

Para a obtenção de informações solarimétricas confiáveis, além do uso de satélites, são

utilizados vários equipamentos de precisão, alguns dos quais descrevemos:

a) Heliógrafo do tipo Campbell-Stokes

Produzem informações sobre a insolação diária. Nestes

equipamentos, a convergência dos raios solares sobre uma faixa de

papel queima, ao longo do dia, um certo comprimento, que é

utilizado para quantificar as horas de brilho do Sol. A queima ocorre

quando a radiação solar direta supera um limiar variável de 100 a

200 W/m2, que depende da localização geográfica do equipamento,

do clima e do tipo da faixa de papel utilizada para o registro. Com o

equipamento adequadamente instalado, com a utilização de faixa de

papel apropriada, o limiar é igual a 120 W/m2. Mediante o uso de

correlações simples, com coeficientes apropriados, as séries

históricas da insolação podem ser utilizadas para estimar radiação

solar diária, média mensal ou anual, com erros mínimos da ordem de

10%.

b) Actinógrafo Bimetálico

Actinógrafo bi-metálico é um equipamento destinado à medição

da radiação solar global sobre um plano horizontal. Consiste

basicamente de uma vareta bimetálica enegrecida, presa em um

extremo e livre no outro. Quando iluminado, o par bi-metálico

absorve a luz e se curva na extremidade livre, devido a diferença

no coeficiente de dilatação dos metais. Tal curvatura gera um

movimento na extremidade livre, transmitido mecanicamente a

uma pena, que risca uma faixa de papel enrolada num tambor

que gira à velocidade constante, controlado e acionado por um

mecanismo de relojoaria. Conforme diversos autores, os erros de

medida para valores diários não são inferiores a 10%, mesmo

com calibração mensal. No entanto, erros da ordem de 15% são

bastante freqüentes. Além disso, devem-se somar os erros de

leitura das faixas de papel.

Estes equipamentos geram dados de radiação solar global diária,

com erros no intervalo de 15 a 20%, quando houver uma

manutenção razoável.

c) Piranômetro

O Piranômetro é um equipamento destinado a medir a radiação

solar global e difusa. Existem diferentes tipos de piranômetros,

porém reportaremos aqui somente os piranômetros do tipo

termoelétrico "black and white", pois a maioria dos equipamentos

instalados no Brasil é deste tipo. O elemento sensível deste

instrumento é uma pilha termoelétrica (conjunto de pares

termoelétricos interligados em série).

A junção quente da termopilha encontra-se em contato com a

superfície de um detector (superfície exposta à radiação solar),

pintado alternativamente de branco e preto . Os piranômetros

mais difundidos desse tipo são o modelo 8-48 "Black and White"

da Eppley e "Star" da Ph.Schenk. Estes piranômetros acoplados

a integradores eletrônicos, realizam medidas da radiação solar

global diária com erros da ordem de 5%, desde que todos os

procedimentos de manutenção e calibração periódica (no mínimo

01 vez por ano) sejam seguidos.

d) Piroheliômetro

O Piroheliômetro é o instrumento utilizado para medir a radiação direta.

Ele possui uma pequena abertura de forma a "ver" apenas o disco solar e

a região vizinha, denominada circumsolar. O ângulo de aceitação é da

ordem de 6º e o instrumento segue o movimento do Sol, que é

permanentemente focalizado na região do sensor. Em geral, se utiliza

uma montagem equatorial com movimento em torno de um único eixo,

que é ajustado periodicamente para acompanhar a mudança do ângulo de

declinação do Sol.

O fato do Piroheliômetro ter um ângulo de aceitação que permite medir a

radiação circumsolar pode levar a certos equívocos com relação à

intensidade da radiação direta que incide e é aceita por coletores

concentradores, cujo ângulo de aceitação habitualmente é menor que o

ângulo de aceitação do instrumento.

2.3 Metodologia das Medidas

As medidas realizadas com piranômetros são diretas e não requerem qualquer discussão de

caráter metodológico, exceto à referente aos procedimentos adequados para sua instalação e

requisitos de manutenção e aferição periódica.

Os Actinógrafos do tipo Robitzsch-Fuess requerem procedimentos de instalação e calibração

muito trabalhosos. A sua calibração é pouco estável, a sensibilidade depende da posição do

Sol e da intensidade da radiação.

Por tal motivo, deve ser aferido com uma periodicidade muito grande (mensal) para que possa

medir com uma precisão razoável. Adicionalmente, o sensor deste instrumento não tem

resposta plana e não é adequadamente compensado com a temperatura. Outro aspecto a

salientar é que o registro mecânico em papel requer um processamento (planimetria) com

elevado número de homens-hora, além de ser uma tarefa extremamente tediosa. Com isso são

introduzidos (nas medidas já processadas) novos erros que aumentam a incerteza da

estimativa do recurso solar.

3. SISTEMA HÍBRIDO SOLAR / EÓLICO

Na maioria dos países em desenvolvimento, as características da demanda de energia no

setor rural, especialmente baixa densidade populacional e limitado poder aquisitivo, elevados

investimentos em rede de distribuição e baixo consumo de energia dificultam a expansão

desta do suprimento de eletricidade. Muitos estudos têm relatado que sistemas

descentralizados, e sua inserção no processo de energização rural, podem superar estas

dificuldades.

Nossa empresa realiza intensos trabalho para a elaboração de projetos visando a geração

descentralizada de energia elétrica com a utilização de sistema eólico-fotovoltáico. Ela

atende ao planejamento descentralizado e ao suprimento energético de localidades situadas

em áreas isoladas, pequenas comunidades rurais, propriedades agrícolas, escolas isolas,

postos de saúde, cooperativas, condomínios residenciais, condomínios empresariais,

indústrias, etc.

São realizadas criteriosas análises técnicas que consideram as variáveis mais significativas

do sistema eólico-fotovoltáico, visando o dimensionamento personalizado de cada sistema.

Uma característica importante do modelo de simulação é considerar a variabilidade e a

disponibilidade do recurso solar numa base horária. Desta forma, situações e condições

muito próximas daquelas que realmente ocorrem podem ser simuladas.

Com o algoritmo de cálculo empregado, são determinadas, dentre outras, as seguintes

quantidades:

Fator de capacidade;

Fator de utilização;

Potência instalada;

Energia gerada;

Probabilidade de déficit.

Realizamos várias simulações de atendimento a diversas demandas específicas. Pelos

resultados são comprovadas as características e versatilidade intrínsecas aos modelos de

simulação.

A complementaridade deste arranjo pode ter um caráter sazonal, já que esta ocorre quando,

em certa época do ano, ocorrem ótimas condições de radiação solar e fraca intensidade de

velocidades de vento, ou vice-versa.

A integração dos recursos de radiação solar e vento, é obtida através da eletricidade por eles

gerada e armazenada em baterias eletroquímicas. Após, a energia pode ser usada nas

formas DC, diretamente, ou AC, com o auxílio de um sistema de condicionamento de

potência (inversor).

Quando a análise envolve sistemas integrados que usam recursos renováveis, em função de

suas características intrínsecas: variabilidade, baixa densidade energética, localização

específica, etc.

Assim, por causa da inconstância na ocorrência e nas quantidades, é necessário o emprego

de modelos que simulem o desempenho e o comportamento dos sistemas.

O modelo de simulação opera numa base horária, isto é, os dados relativos à radiação solar,

à velocidade do vento, à demanda e os resultados das energias envolvidas, são todos para

cada hora do dia. Os parâmetros relevantes para o sistema híbrido são aqueles utilizados

para o arranjo fotovoltáico e para o eólico.

A velocidade horária do vento constitui-se em dado de entrada e é baseada na média mensal

do local.

Outro parâmetro importante é a radiação solar incidente, a qual permite estimar a energia

disponível no local. Esta radiação é calculada através de metodologia citada e usada em

(ROSSI, 1995). Também, são necessários dados da radiação solar mensal no plano horizontal.

Com isto, é determinada a radiação efetiva que incide no plano do painel com a inclinação

desejada.

São determinados, para cada dia do ano, o fotoperíodo, a hora do nascer do sol e a hora do

pôr-do-sol. Aqui, considera-se apenas a opção painel fixo(sem rastreamento solar), pois esta

caracteriza-se como a configuração com menor custo de instalação.

Do lado da carga, faz-se o mesmo com a demanda. Ou seja, dados horários da potência

solicitada pela carga são necessários.