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5/7/2018 ARTIGO - ENERGIA SOLAR TÉRMICA - slidepdf.com

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O EMPREGO DA ENERGIA SOLAR TÉRMICA EM LOCALIDADES COMPOUCA DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA

Tárica Chaves da Silva 1

SUMÁRIO: 1.Introdução; 2.Radiação; 3.Fontes alternativas de energia;

4.Sistemas de aquecimento solar; 5.Coletores solares; 6.Tanques dearmazenamento; 7. Requisitos para uma boa instalação; 8.Consideraçõesfinais e 9. Referências

RESUMO: A energia tem sido através da história a base do desenvolvimentodas civilizações. É chegada a hora de ingressar na era das Fontes Alternativasde Energia, devido a vários fatores, como por exemplo, a crise do petróleo,dificuldades para a construção de novas centrais hidroelétricas e termelétricas,e outras formas de energia suja que causam degradação do meio ambiente. Aenergia solar é a fonte primordial de energia do planeta, uma vez que todas asformas de energias existentes são originadas da ação de radiação solar sobrea Terra. A energia Termo Solar, que utiliza a energia do sol, pode ser utilizada

para aquecimento de água em suas mais diversas aplicações, tais como parasubstituição de chuveiros elétricos, piscinas térmicas, estufas, secadoras,saunas e etc. Neste artigo será mostrado como o aquecimento de águautilizando a energia solar, através de coletores solares e armazenamento emreservatórios especiais pode ser vantajoso, tanto do ponto de vista econômicoquanto do ponto de vista ecologicamente correto.

PALAVRAS-CHAVE: Energia solar, fontes renováveis, radiação, coletoressolares.

ABSTRACT: Energy has been throughout history the basis for development of civilizations. It's time to enter the era of Alternative Sources of Energy, becauseto several factors, such as the oil crisis, difficulties in the construction of newhydroelectric plants and power plants, and other forms of dirty energy thatcause degradation of the environment. Solar energy is the primary source of energy on the planet since all existing forms of energy are derived from theaction of sunlight on Earth. Term Energy Solar, which uses the sun's energy,can be used to heating water in its various applications, such as for replacingelectric showers, thermal pools, greenhouses, dryers, saunas and so on. Thiswork will shown how as heating water using solar energy through solar collectors and storage in special containers can be advantageous, botheconomically and in terms of eco-friendly.

KEY-WORDS: Energy solar, alternative sources of energy, radiation, solar collectors.

³Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.´

Antoine Lavoisier

1Tárica Chaves da Silva é aluna graduanda de Engenharia Elétrica pela Faculdade Área 1.



1 ± INTRODUÇÃO

Energia Solar é a energia produzida e emitida pelo Sol devida às reaçõesatômicas que ocorrem em seu interior. São reações onde a radiação conseguetransformar átomos de hidrogênio em átomos de hélio. A Terra recebe apenas2x10-9, mas ainda assim, isso corresponde a 1500 quatrilhões de quilowatts -

hora (o equivalente a 10 bilhões de Itaipus ). 34% da energia são difundidos noespaço pelos gases e poeiras da atmosfera ou refletidos pelas nuvens e voltapara o espaço; 19% são absorvidos pelas diferentes camadas da atmosfera eos outros 47% chegam a Terra e são absorvidos na forma de calor. A energiaque atinge a superfície terrestre, a partir daí, vão para inúmeras atividades dohomem.

O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, inesgotável na escalaterrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje, semsombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais promissoras paraenfrentarmos os desafios do novo milênio. No Brasil os primeiros aquecedoressurgiram nos anos 70, impulsionado pela crise do petróleo. Em 1973, empresaspassaram a utilizá-la comercialmente (ABRAVA, 2001). Segundo informações

da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecimento (ABRAVA, 2001), existem até recentemente cerca de 500.000coletores solares residenciais instalados no Brasil. Somente com aquecimentodoméstico de água para banho, são gastos anualmente bilhões de kWh deenergia elétrica2, os quais poderiam ser supridos com energia solar, comenormes vantagens socioeconômicas e ambientais.

O sol é uma fonte de energia renovável, e o aproveitamento desta energiatanto como fonte de calor como fonte de luz é uma das alternativas energéticasmais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio.

A energia solar utilizada para aquecimento de água é a solução ideal paraáreas mais afastadas e ainda não eletrificadas ou com demanda elétricainsuficientes para a instalação.

Tabela 01: Quadro comparativo de diversas fontes de energia

Para cada m2 de coletor solar instalado permite:

- Economizar 55 kg de GLP por ano- Economizar 66 litros de diesel por ano- Evitar a inundação de cerca de 56 m 2 de terras para a geração de energiaelétrica- Economizar 215 kg de lenha por ano

Fonte: ASTROSOL

O território brasileiro, devido as suas proporções continentais e localizaçãotropical, possui um dos maiores potenciais do mundo para a utilização d aenergia solar como forma alternativa de energia.

2Nesta afirmativa, considerou-se que o chuveiro/aquecedor elétrico representa cerca de 25% do

consumo residencial de energia elétrica e tomou-se como referência os dados de 1998 [MME,1999].



Hoje no Brasil a aplicação em maior escala da energia solar está no uso deaquecedor solar para substituir o chuveiro elétrico, mas mesmo assim autilização ainda é pequena perto do potencial ofereci do, devido ao custo dosistema de aquecimento ser elevado em comparação ao custo de um chuveiroelétrico. Fatores têm contribuído para o crescimento do mercado são: adivulgação dos benefícios do uso da energia solar; a isenção de impostos que

o setor obteve e a necessidade de reduzir os gastos com energia elétricadurante o racionamento em 2001 (ABRAVA, 2001). Outro elemento propulsor dessa tecnologia é a Lei nº 10.295, de 17 de outubro de 2001, que dispõesobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia epromoção da eficiência nas construções do País.

Considerando dados solarimétricos do Brasil, há regiões que proporcionam65% de economia e outras, mais quentes, que podem atingir até 80% deeconomia anual, na geração de água quente (CEMIG).

Segundo dados do PROCEL (1998), uma grande parcela da produção deenergia do país é utilizada no aquecimento de água, com 26% do consumodoméstico, conforme figura 01 abaixo:

Figura 01 ± Distribuição de consumo de energia elétrica doméstica no Brasil(PROCEL, 1998).

A necessidade de utilizar a energia solar térmica se explica devido àslocalidades com pouca demanda de energia elétrica, o que implicaria emgastos de reforço na rede elétrica da concessionária local para su prir ademanda. Algumas casas na zona rural, por exemplo, são transformadas emhotéis, pousadas e não disponibilizam de energia suficiente para umdeterminado número de hóspedes.

Com o uso da energia solar para aquecimento de água, além da economiacom gastos no consumo da energia elétrica, temos uma fonte d e energiaecologicamente limpa, inesgotável e gratuita. Ela pode ser utilizada nãosomente em substituição aos chuveiros elétricos, mas também paraaquecimento da água em piscinas, ofurôs, cozinhas, vestiários.



2- RADIAÇÃO

A energia solar é a fonte primordial de energia do planeta, uma vez querodas as fontes de energia existentes são originadas da ação de radiação solar sobre a Terra. Esta radiação que incide sobre a superfície do planeta, é cercade 10.000 vezes superior à demanda bruta de energia atual da humanidade.

O nosso planeta, em seu movimento anual em torno do Sol, descreve emtrajetória elíptica um plano que é incli nado de aproximadamente 23,5º comrelação ao plano equatorial. Esta inclinação é responsável pela variação daelevação do Sol no horizonte em relação à mesma hora, ao longo dos dias,dando origem às estações do ano e dificultando os cálculos da posição do Solpara uma determinada data, como pode ser visto na figura.

Figura 02: Estações do ano (brazadv)

Segundo Cometta (1998, p.7), ³A quantidade de energia solar que atinge aTerra em dez dias é equivalente a todas as reservas de combustívelconhecidas´.

O Brasil recebe elevados níveis de incidência da radiação solar praticamente durante todos os meses do ano, inclusive no mês de junho,correspondente ao solstício de inverno para o Hemisfério Sul.

A radiação solar que atinge o topo da atmosfera terrestre provém da regiãoda fotosfera solar que é uma camada tênue com aproximadamente 300 km deespessura e temperatura superficial da ordem de 5800 K. Porém, esta radiação

não se apresenta como um modelo de regularidade, pois há a influência dascamadas externas do Sol (cromosfera e coroa), com pontos quentes e frios,erupções cromosféricas, etc. A radiação solar é radiação eletromagnética quese propaga a uma velocidade de 300.000 km/s, podendo -se observar aspectosondulatórios e corpusculares. É através da teoria ondulatória, que são definidaspara os diversos meios materiais, as propriedades na faixa solar de absorção ereflexão e, na faixa de 0,75 a 100 mm, correspondente ao infravermelho, aspropriedades de absorção, reflexão e emissão.



No Brasil, entre os esforços mais recentes e efetivos de avaliação da

disponibilidade de radiação solar, destacam -se os seguintes: a) AtlasSolarimétrico do Brasil, iniciativa da Universidade Federal de Pernambuco ±UFPE e da Companhia Hidroelétrica do São Francisco ± CHESF, em parceriacom o Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito

± CRESESB; b) Atlas de Irradiação Solar no Brasil, elaborado pelo InstitutoNacional de Meteorologia ± INMET e pelo Laboratório de Energia Solar LABSOLAR, da Universidade Federal de Santa Catarina ± UFSC. O AtlasSolarimétrico do Brasil (2000) apresenta uma estimativa da radiação solar incidente no país, resultante da interpolação e extrapolação de dados obtidosem estações solarimétricas distribuídas em vários pontos do território nacional.

A energia solar incidente no meio material pode ser refletida, transmitida eabsorvida. A parcela absorvida dá origem, conforme o meio material, aosprocessos de fotoconversão e termoconversão. Além das condições atmosféricas (nebulosidade, umidade relativa do ar), adisponibilidade de radiação solar, também denominada energia tot al incidentesobre a superfície terrestre, depende da latitude local e da posição no tempo

(hora do dia e dia do ano). A maior parte do território brasileiro está localizada relativamente próxima

da linha do equador, de forma que não se observam grandes variações naduração solar do dia. Contudo, a maioria da população brasileira e dasatividades socioeconômicas do País se concentra em regiões mais distantes doequador.

Desse modo, para maximizar o aproveitamento da radiação solar, pode-seajustar a posição do coletor ou painel solar de acordo com a latitude local e operíodo do ano em que se requer mais energia.Somente parte da radiação solar atinge a superfície terrestre, devido à reflexãoe absorção dos raios solares pela atmosfera. Mesmo assim, estima-se que aenergia solar incidente sobre a superfície terrestre seja da ordem de 10 milvezes o consumo energético mundial (CRESESB3, 2000). É importantesalientar que mesmo as regiões com menores índices de radiação apresentamgrande potencial de aproveitamento energético.

2.1 ± Radiação solar a nível do solo

De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera,apenas uma fração atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorçãodos raios solares pela atmosfera.

Esta fração que atinge o solo é constituída por um componente direta (ou de

feixe) e por uma componente difusa.

3Centro de Referência para Energia Solar e Eólica.



Figuras 03 - Componentes da radiação solar ao nível do solo (Portal São Francisco)

Se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haveráuma terceira componente refletida pelo ambiente do entorno (solo, vegetação,

obstáculos, terrenos rochosos, etc.). Antes de atingir o solo, as características da radiação solar são afetadas por

interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento.Estas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica.

Devido à alternância de dias e noites, das estações do ano e períodos depassagem de nuvens e chuvosos, o recurso energético solar apresenta grandevariabilidade, induzindo, conforme o caso, à seleção de um sistema apropriadode estocagem para a energia resultante do processo de conversão.

3- FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA

O termo fonte alternativa de energia não deriva apena s de uma alternativaeficiente, ele é sinônimo de uma energia limpa, pura, não poluente, a princípioinesgotável e que pode ser encontrada em qualquer lugar pelo menos amaioria na natureza. A energia renovável é a energia que vem de recursosnaturais como sol, vento, chuva, marés e calor, que são renováveis(naturalmente reabastecidos). As fontes de energia podem ser divididas emdois grupos principais: permanentes (renováveis) e temporários (não-renováveis). Em princípio, as fontes permanentes são aquelas que têm origemsolar.

A construção do conceito de desenvolvimento sustentável se deu início naConferência de Estocolmo (United Nations Conference on the Human

Evironment), em 1972. As fontes de energia hoje conhecidas, podem ser classificadas em doistipos: fontes primárias, originadas de processos fundamentais da natureza,como a energia dos núcleos dos átomos, energia gravitacional e a energialiberada pelo sol; e secundárias, derivadas das primeiras, representandoapenas transformações e ou diferentes formas daquelas, tais como a energiada biomassa (energia solar) e a das marés (energia gravitacional) (SILVA,2004).



As formas mais utilizadas de produção de energia se baseiam no usointensivo dos recursos naturais.

Figura 04 ± Diversas fontes renováveis de energiaFonte:(COMCIENCIA)

Os sistemas de energia alternativa ainda se encontram num estagio dedesenvolvimento relativamente primitivo. Mas já oferecem ao mundo fontes deenergia primárias potencialmente enormes, sempre sustentáveis e, de algumaforma à disposição.

Segundo as Nações Unidas, em 1998 o consumo mundial de energiaprimária proveniente de fontes não renováveis (petróleo, carvão, gás natural enuclear) correspondeu a aproximadamente 86% do total, cabendo apenas 14%às fontes renováveis. Pode-se constatar que mais cedo ou mais tarde a ofertadestas fontes não renováveis será reduzida, obrigando a utilização de outrasfontes de energia. Neste ponto, muitos especialistas apontam as fontes deenergias renováveis como a única solução de suprimento de energia para umdesenvolvimento econômico e ambientalmente sustentável. As fontesrenováveis de energia aparecem hoje como as melhores opções para umfuturo sustentável para a humanidade.

Existem duas formas de utilizar a energia solar: ativa e passiva. O métodoativo se baseia em transformar os raios solares em outras formas de energia

térmica ou elétrica enquanto o passivo é utilizado para o aquecimento deedifícios ou prédios, através de concepções e estratégias construtivas. As fontes alternativas de energia vêm através dos tempos ganhando mais

adeptos e força no seu desenvolvimento e aplicação, tornando-se umaalternativa viável para a atual situação em que o mundo se encontra.



4 ± SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR

A energia solar é adquirida de duas formas: através da energia solar fotovoltaica e da energia solar térmica, que utiliza a luz do Sol paraaquecimento da água e aquecimento residencial. No Brasil, dentre os sistemastérmicos que têm como fonte energética a energia solar, os sistemas de

aquecimento de água com coletores de placa plana são os mais difundidos. Onosso clima permite utilizar, na maior parte das localidades, instalações comcirculação natural, onde a redução da densidade da água aquecida produz omovimento necessário à circulação da mesma entre os coletores e oreservatório. A tecnologia da fabricação dos coletores destes sistemas éplenamente dominada pela indústria, podendo -se ainda buscar aperfeiçoamentos na seleção de materiais, metodologias de dimensionamentomais adequadas, gerenciamento energético das instalações, etc. Sistemasmais sofisticados, utilizando concentração da radiação solar e/ou superfíciesseletivas, podem permitir o aquecimento de água (ou outros fluidos) emtemperaturas mais elevadas, sendo ainda muito pouco utilizados pelocomércio.

A energia solar também pode ser utilizada para aquecer o ar. Usadosprincipalmente para aquecimento de ambientes, os coletores de aquecimentode ar são normalmente construídos integrados às edificações, buscando oconforto térmico na condição de inverno. Quando combinados com outroselementos da construção, além do aquecimento passivo no inverno podemtambém facilitar a ventilação dos ambientes, limitando o aquecimentoexagerado no verão. Um bom projeto depende do conhecimento dosmecanismos do condicionamento passivo, propriedades dos materiais,disponibilidade de equipamentos no mercado e de explorar as variaçõessazonais do movimento aparente do Sol, resultando na diminuição da cargatérmica e no aumento da sensação de conforto em edificações durante o anotodo.

O aproveitamento térmico para aquecimento de fluidos é feito com o usode coletores ou concentradores solares. A conversão direta da energia solar em energia solar em energia elétrica ocorre por meios da radiação (calor e luz)sobre determinados materiais, particularmente os semicondutores. Um destesprocessos é o efeito termoelétrico que se caracteriza pelo surgimento de umadiferença de potencial, provocada peã junção de dois metais, em condiçõesespecíficas.

Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é compostopor coletores solares (placas), que absorvem a energia e reservatório térmico(boiler), que armazena a água quente. A água circula entre os coletores ereservatório através do sistema natural chamado termossifão. Ou pode ser

circulado através do sistema de motobombas ± circulação forçada oubombeado que é usado quando se tem sistemas com grandes volumes. Aescolha entre um sistema ou outro dependerá da carga energética a cobrir e dapossibilidade de colocar o depósito acumulador acima da bateria de coletores.Em definitivo, o termossifão é aconselhável para pequenas instalações e acirculação forçada é indicada para instalações médias ou grande s.

Os dois sistemas de aquecimento solar mais utilizados são:



- Circulação em termossifão;- Circulação forçada.

4.1 ± Circulação por termossifão

Consiste na circulação de água entre os coletores e o reservatório queocorre sem o auxílio de uma bomba hidráulica. A circulação em termossifão éauto-regulada, estabelecendo-se sempre que existe suficiente irradiação. Ofluido térmico nos coletores aquece, tornando se menos denso e subindo docoletor para o reservatório térmico.

O mesmo fluido a temperaturas diferentes tem também densidadesdiferentes, quanto maior é a sua temperatura menor a sua densidade. Por isso,quando se aquece um fluido, est e tem tendência a estratificar -se ficando aparte mais quente na zona superior. No sistema de termossifão a águaaquecida pelo sol no coletor sobe empurrando a água mais fria do depósito,forçando-a a tomar o seu lugar, descendo, para subir novamente quando, por sua vez for aquecida. O depósito deve ficar acima do coletor, senão dá-se o

fenômeno inverso quando já não houver sol (termossifão invertido). Estessistemas são compostos pelo coletor solar, depósito acumulador, purgador,vaso de expansão e outros pequenos acessórios. (Portal das EnergiasRenováveis, 2004).

4.2 ± Circulação forçada

A circulação forçada é caracterizada pela existência de uma bombacirculadora para forçar a circulação do fluido de transferência nos coletores.Esta bomba é comandada por uma unidade de controle que reage à diferençade temperatura entre a água à saída dos coletores e a temperatura da água naparte mais baixa do depósito. O sistema de controle (comando diferencial) estáregulado de modo a colocar a bomba em funcionamento logo que a diferençade temperatura entre os coletores e o depósito atinja 5ºC.

Estes sistemas são compostos pelo coletor solar, depósito acumulador,bomba eletrocirculadora, controlador diferencial, purgador, vaso de expans ão eoutros pequenos acessórios. (Portal das Energias Renováveis, 2004).

Num sistema com circulação forçada o acumulador é instaladoseparadamente dos painéis solares. Ao contrário do que acontece nossistemas de termossifão, o acumulador é colocado verticalmente, o que resultanuma melhor estratificação dos níveis de temperatura e, consequentemente,num aproveitamento muito maior da energia solar. O sistema de apoioencontra-se em funcionamento por muito menos tempo, o que resulta numamaior poupança de energia. Pelo fato do acumulador ser colocado num localprotegido, as perdas térmicas do depósito diminuem significativamente.

5 ± COLETORES SOLARES

Os coletores servem para converter a maior quantidade de radiação solar disponível em calor e transferir este calor com o mínimo de perdas para o restodo sistema.



Quando os raios do sol atravessam o vidro da tampa do coletor solar, elesesquentam as aletas que são feitas de cobre ou alumínio e pintadas com umatinta especial e escura que ajuda na absorção máxima da radiação solar. Ocalor passa então das aletas para os tubos (serpentina) que geralmente são decobre. Daí a água que está dentro da serpentina esquenta e vai direto para oreservatório do aquecedor solar.

O número de coletores solares a ser usado numa instalação depende dotamanho do reservatório térmico, mas pode também variar de acordo com onível de insolação de uma região ou até mesmo de acordo com as condiçõesde instalação.

Normalmente, um coletor solar é constituído não só pela superfícieabsorvente, mas também por elementos de proteção térmica e mecânica damesma:

Existem diversos tipos de coletores solares térmicos, diferindo na proteçãotérmica que utilizam na utilização, ou não, de concentração e adequados adiferentes temperaturas de utilização:

i) Coletores de tubo de vácuo (aquecimento de águas e produção devapor)

ii) Coletores concentradores (CPC) com cobertura (aquecimento deáguas e produção de vapor)

iii) Coletores planos com cobertura (aquecimento de águas)iv) Coletores planos sem cobertura (aquecimento de piscinas)

5.1 ± Coletor solar plano

É o mais comum e destina-se a produção de água quente a temperaturasinferiores a 100ºC. O uso dessa tecnologia ocorre principalmente emresidências.

A peça fundamental de um coletor plano é a placa absorvente. Estaconsiste numa chapa metálica com uma absorção elevada, ou seja, uma chapaque apresenta boas características de absorção de calor com revestimen topreto-baço ou com revestimento seletivo e tubos de transferência de calor.

5.2 ± Coletores concentradores

Para atingir temperaturas mais elevadas há que diminuir as perdas térmicasdo receptor. Os sistemas assim concebidos chamam-se concentradores, e



concentração é precisamente a relação entre a área de captação (a área devidro que serve de tampa à caixa) e a área de recepção.

5.3 - CPC ou coletores concentradores parabólicos

O desenvolvimento da óptica permitiu muito recentemente a descoberta deum novo tipo de concentrador (chamados CPC ou Winston) que combinam aspropriedades dos coletores planos (também podem ser montados emestruturas fixas e têm um grande ângulo de visão o que também permite acaptação da radiação difusa) com a capacidade de produzirem temperaturasmais elevadas (>70ºC), como os concentradores convencionais do tipo delentes.

A diferença fundamental entre coletores parabólicos e planos é a geometriada superfície de absorção, que no caso dos CPC¶s a superfície absorvedora éconstituída por uma grelha de alhetas em forma de acento circunflexo,

colocadas por cima de uma superfície refletora. A captação solar realiza se nasduas faces das alhetas já que o sol incide na parte superior delas e os raiosque são refletidos acabam por incidir na parte inferior das alhetas, aumentandoassim ainda mais a temperatura do fluido e diminuindo as perdas térmicas.(Portal das Energias Renováveis, 2004).

Os sistemas solares térmicos de aquecimento de água sãotradicionalmente compostos de um conjunto de coletores e um reservatóriotérmico para armazenamento da energia na forma de calor. Os coletoressolares planos, empregados para aquecimento de água, podem ser classificados em dois grupos: coletores fechados e abertos. Segundo Pereiraet. al. (2003, p. 244), ³Os coletores fechados são coletores utilizados parapromover o aquecimento de água até temperaturas da ordem de 60 0C,enquanto que os coletores abertos são recomendados para aquecimento depiscinas´. Os componentes básicos da instalação de coletores solares planos,fechados, em residências são:

i) Caixa externa - geralmente fabricada em perfil de alumínio, chapadobrada ou material plástico.

ii) Isolamento térmico - materiais isolantes mais utilizados na indústrianacional são lã de vidro ou de rocha e espuma de poliuretanocolocados na base e laterais do coletor. Sua função é minimizar asperdas de calor para o meio.

iii) Tubos flauta calhas: superior e inferior - tubos através dos quais ofluido escoa no interior do coletor. Normalmente, feita de cobre

devido à sua alta condutividade térmica e resistência à corrosão.iv) Placa absorvedora (aletas) - em cobre ou alumínio, é responsávelpela absorção e transferência da energia solar para o fluido detrabalho.

v) Tintas - as aletas são pintadas de preto fosco para melhor absorçãoda energia solar. No mercado internacional há preponderância douso de superfícies seletivas, enquanto no mercado nacionalempregam-se tintas comerciais.



vi) Cobertura transparente: geralmente de vidro, policarbonato ouacrílico.

vii) Vedação - importante para manter o sistema isento da umidadeexterna(PEREIRA et.al., 2003, p.254).

O calor resultante da conversão térmica da radiação solar é armazenadonum reservatório térmico de acumulação. A ligação e transferência de calor entre o coletor solar e o reservatório, é efetuada por um circuito hidráulico deacordo com uma das seguintes configurações: circuito direto onde o fluido quecircula nos coletores solares é a água de consumo. E circuito primário nestescoletores circula um determinado fluido térmico, em circuito fechado e com permuta térmica para o circuito de consumo (secundário) num permutador decalor interior ou exterior ao depósito. O fluido térmico dentro do reservatórioarrefece e desce para os coletores. O estabelecimento da circulação emtermossifão implica a colocação do reservatório acima do coletor solar.

6 ± TANQUES DE ARMAZENAMENTO

Um tanque de armazenamento ou de armazenagem também designadopor reservatório é um recipiente destinado a armazenar fluidos à pressãoatmosférica e a pressões superiores à atmosférica.

Em sistemas de aquecimento solar, o tanque para armazenamento solar ou tanque recolhedor é usado para armazenar a água aquecida. E o calor também pode ser armazenado no reservatório de água quente .

A energia fornecida pelo sol não pode ser controlada e raramente coincidecom a variação das necessidades de energia térmica. Desta forma énecessário armazenar o calor solar gerado para ser utilizado quandonecessário. Idealmente deveria ser possível armazenar a energia térmicagerada durante o verão para ser utilizada no inverno (armazenamento sazonal).

Os tanques de pressão estão disponíveis em aço inoxidável, esmaltados ourevestidos em plástico.

Para manter a água aquecida, o reservatório deve contar com um baixocoeficiente de trocas térmicas com o ambiente, usar materiais que s ejamresistentes a corrosão, que tenham uma boa rigidez estrutural.

6.1 ± Características de um bom tanque de armazenamento

Existe uma série de características que influenciam a adequabilidade dotanque para armazenamento de calor:

1. Limitações do tanque de armazenamento de água quente

Devido à variação diária da radiação solar o tanque de armazenamentodeve armazenar a água quente para consumo para cerca de dois dias. Sempreque uma torneira é aberta água fria entra na parte in ferior do tanque dearmazenamento. Deste modo no tanque existe água fria, quente e morna. Por causa das diferentes densidades o efeito de estratificação térmica forma -se notanque. A água quente menos densa se junta no topo, a água fria mais densa



na área inferior do tanque. Este efeito de estratificação é uma condiçãofundamental para o bom funcionamento do sistema solar.

2. Placa defletora na entrada de água fria

Este acessório impede a mistura por turbulência da água fria que entracom a água mais quente nas camadas superiores, impedindo, portanto adestruição parcial da estratificação térmica.

3. Extração de água quente

Para tanques de armazenamento convencional a água quente é retiradado topo do tanque. Depois da água quente sair do tanque forma-se água mornanas tubagens, por arrefecimento. Esta água fria volta a entrar na camadasuperior do tanque (tubos de circulação simples). Este processo destrói a

estratificação térmica e aumenta as perdas de calor, numa ordem demagnitude acima dos 15% do total das perdas do tanque de armazenamento.Para resolver este problema a tubagem de saída de água quente deve ser colocada dentro do tanque de armazenamento, do topo para a base, através deuma flange na base ou fora do tanque em posição descendente, dentro doisolamento térmico. Desta forma as perdas de calor devidas ao distúrbio doisolamento nas camadas mais quentes são evitadas.

4. Isolamento dos tanques de armazenamento

Um bom isolamento térmico é importante para a eficiência dum tanque dearmazenamento.

5. Permutadores de calor e respectivas ligações

Idealmente as ligações dos permutadores de calor para o circuito deaqueciemnto solar e adicional devem ser instaladas com tubagem em cotovelopara que as perdas de calor, através das ligações, sejam reduzidas.

7 ± REQUISITOS PARA UMA BOA INSTALAÇÃO

Um sistema de aquecimento solar instalado corretamente pode economizar

até 80% da energia elétrica consumida para banho. Essa proporção,entretanto, depende do correto dimensionamento do equipamento para atender o nível de conforto pretendido pelos usuários. Para um melhor aproveitamentodos coletores solares, os mesmos devem estar voltados para a face norte e senão for possível, para o noroeste ou nordeste. Buscar posições com o mínimode sombreamento sobre os coletores nas horas de maior incidência de calor afim de aproveitar ao máximo a eficiência dos mesmos.



8 ± CONSIDERAÇÕES FINAIS

Locais com pouca demanda de energia elétrica são prejudicados pelosarranjos de distribuições energéticas convencionais porém verificou-se que é

viável o uso de energia solar térmica visto que é uma forma de energia limpa eque não depende de concessionárias de energia para revitalizar o local.Uma das formas de avaliar, do ponto de vista econômico, os benefícios obtidoscom a aquisição de um sistema solar térmico é o tempo de retorno doinvestimento, isto é, a razão entre o custo do sistema (investimento inicial) e aspoupanças médias anuais esperadas. Estas são calculadas considerando, pelofato de se utilizar o sistema solar, que a fatura de energia convencional(eletricidade ou gás) é reduzida anualmente num valor médio equivalente àenergia fornecida pelo sistema solar.

A energia solar térmica pode desempenhar um papel crucial na redução deemissões de CO2 e na melhoria da qualidade de vida na sua comunidade.

Existem atualmente cerca de dois milhões de domicílios rurais nãoatendidos, correspondendo a 80% do total nacional da exclusão elétrica, ouseja, 10 milhões de brasileiros vivem no meio rural sem acesso a esse serviçopúblico(ELETRONORTE, 2006).

FIGURA 05 ± ÍNDICES PERCENTUAIS DE NÃO ATENDIMENTO RURAL, POR ESTADO, NAFEDERAÇÃO FONTE: (ELETRONORTE, 2006)

Observa-se que as regiões norte e nordeste possuem índices de exclusãoelétrica bem superiores quando comparadas às demais regiões.



O Brasil apresenta uma das melhores condições para o uso da energiasolar, com uma das maiores médias de radiação, principalmente na regiãoNordeste, conforme observado figura 06.

FIGURA 06 ± RADIAÇÃO SOLAR GLOBAL DIÁRIA ± MÉDIA ANUAL TÍPICA (Wh/m2.dia)FONTE: (ANEEL, 2006)

O avanço da tecnologia, principalmente na área de energia solar, vemcriando opções para a geração alternativa de eletricidade, com a vantagem deser não poluente. Além de gerar desenvolvimento, a eletrificação de áreasrurais isoladas proporciona diversos benefícios sociais, econômicos e culturais.

Verificou-se que é mais viável utilizar a energia solar térmica, que é umaenergia limpa do que depender de concessionárias de energia para revitalizar olocal.

Morar em lugares com pouca demanda de energia elétrica, implica emgastos com o reforço na rede elétrica da concessionária local para suprir ademanda. Com o uso da energia solar para aquecimento de água, além daeconomia com gastos no consumo de energia elétrica, tem-se uma fonteecologicamente limpa, correta, inesgotável e gratuita.



9 - REFERÊNCIAS

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-energia-solar/ Acesso em 30 de março de 2011.

http://www.cresesb.cepel.br/index.php?link=/tutorial/tutorial_solar.htm - Acesso

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