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ENERGIA SOLAR NAS CIDADES

Isabel Salamoni, Arquiteta e Urbanista, Dra. Eng.

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FONTES DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

BRASIL

MUNDO

16,0%

15,0%

20,0%

41,0%

6,0% 2,0%

Hidráulica

Nuclear

Gás Natural

Carvão e Derivados

Derivados do Petróleo Outros

RENOVÁVEL: 18% Apelo do Brasil para o uso de

FRE é diferente!

77% 2,50%

3,20%

1,40%

2,70%

4,60%

0,10% 8,40% Hidráulica

Nuclear

Gás Natural

Carvão e Derivados

Derivados do Petróleo

Biomassa

Eólica

Importação

RENOVÁVEL: 87%

Matriz energética mundial

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Necessidade de novas fontes de energia => geração descentralizada!

Plano Nacional de Energia 2030 (MME, 2007), o consumo de energia elétrica em

2030 poderá se situar entre 950 e 1.250 TWh/ano => 428 TWh/ ano (2009).

Elevando o potencial hidroelétrico para 80%, pode não ser suficiente! Exploração da hidroeletricidade => Fatores ambientais, sociais e de custos (T&D.)

Matriz energética brasileira

3


4

CUSTOS EVEITADOS COM A GERAÇÃO DISTRIBUÍDA


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Fontes Renováveis de Energia no Brasil => Pequenas centrais hidroelétricas (PCHs),

energia eólica, à biomassa e à energia solar

O Brasil é o mais avançado país da

América do Sul => desenvolvimento das

fontes renováveis de energia =>

dimensão continental (47% da área da

América do Sul), fontes naturais

abundantes e ao clima.


Energia Solar Térmica: utiliza o calor do sol para o aquecimento de água. Energia Solar Fotovoltaica: Geração direta de energia elétrica pelo efeito fotovoltaico.

A energia Solar

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Concentradores solares térmicos para geração de energia elétrica => geração indireta

de energia elétrica.

Alta temperatura - Produção de vapor para movimentar as pás de uma turbina

acoplada a um gerador elétrico

A energia Solar

Alta tecnologia, mas é simples de utilizar.

Não poluente e fonte renovável.

Não produz ruído.

Baixa manutenção.

Operação desassistida.

Altamente confiável => uso em satélites.

Instalações desde baixa potência (W) até MW.

Característica modular: o sistema pode ser ampliado conforme a necessidade.

A energia Solar Fotovoltaica (FV)

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FUNDAMENTOS DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

Radiação solar

Forma de transferência de energia advinda do Sol, através da propagação de ondas

eletromagnéticas.

radiação direta

radiação difusa

radiação devida ao albedo


Efeito Fotovoltaico

Conversão direta da energia da luz

(espectro visível) em energia

elétrica.

Célula fotovoltaica elemento

que realiza a conversão

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Célula fotovoltaica - dispositivo elementar especificamente desenvolvido para realizar a

conversão direta de energia solar em energia elétrica. Módulo fotovoltaico - Unidade básica formada por um conjunto de células solares,

interligadas eletricamente e encapsuladas, com o objetivo de gerar energia elétrica. Painel fotovoltaico - Um ou mais módulos fotovoltaicos inter-ligados eletricamente,

montados de modo a formar uma única estrutura.

Células Módulos Painel

ELEMENTOS FOTOVOLTAICOS


Módulos de silício cristalino Tecnologia tradicional

Silício monocristalino (m-Si) e silício policristalino (p-Si)


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Módulos de filme fino Novas

tecnologias

Silício amorfo (a-Si)

Telureto de cádmio (CdTe)

Disseleneto de cobre e índio

(CIS)

Disseleneto de cobre, índio e

gálio (CIGS)

Silício micromorfo (μcSi/a-Si)


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Filmes finos => maior integração com a edificação.


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Eficiência de conversão

m-Si 12 - 15 %

p-Si 11 - 14 %

a-Si 6 - 8 %

CdTe 7 - 10 %

CIGS 9 - 11 %

µ-Si ~ 8 - 9 %

Escolha da Tecnologia

Aspectos energéticos

Aspectos arquitetônicos – Estética – Aplicação

Área disponível potência instalada (Wp)

Maior eficiência menor área

Eficiência Estética Área


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Potencial de geração anual em cada ângulo e azimute, em relação ao posicionamento ideal para Florianópolis. Fonte: Santos e Rüther, 2009.

Máximo rendimento:

Módulos orientados para o norte verdadeiro.

Inclinação dos módulos igual à latitude local.

Critérios para o dimensionamento do sistema solar fotovoltaico (FV)

Azimute em relação ao Norte

Ân

gulo

em

rel

ação

à h

ori

zon

tal

Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação

Na cobertura => substituição ou

sobreposição de elementos de revestimento

(telhas), iluminação zenital.

Módulos fotovoltaicos podem ser integrados às edificações:

Na fachada => Brises, parede cortina, janela, substituição ou sobreposição de

elementos de revestimento;

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Na fachada: Parede cortina convencional


18

Na fachada: Parede cortina modulada


19

04

Na fachada:

Substituição de elementos de revestimento


20

Na fachada: Substituição de janela


21

Na fachada: Brise


22

Na cobertura

Substituição ou sobreposição de

elementos de revestimento


23


24


25

Vauban – Freiburg / Alemanha


26

Vauban – Freiburg

/ Alemanha


27

Vauban – Freiburg / Alemanha


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Sistemas Isolados

normalmente são instalados em locais sem

acesso à rede elétrica

Sistemas Conectados à Rede - Sistemas dispersos

integrados a edificações urbanas

geração descentralizada, junto ao ponto de

consumo

Planta centralizada

grande agrupamento de painéis fotovoltaicos


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Tipos de sistemas fotovoltaicos

Ilustração de integração de um sistema fotovoltaico isolado


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Inversor: CC => CA

Cargas CA

SISTEMA ISOLADO

Sistemas FV Isolados

Acre – Xapurí

Módulos (p-Si) - 3X85Wp

2 Baterias estacionárias 150Ah

Sistemas isolados no Brasil: exemplos

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SISTEMA ISOLADO

Sistema de Iluminação de Emergência UFSC

Rampas de acesso ao auditório

Módulos rígidos (a-Si) - 6 x 64Wp

- instalados verticalmente na fachada norte - forma alusiva à figura do Sol

Controlador de carga e 2 baterias estacionárias 12V/220Ah

Posto de Energia Solar

Motocicleta Elétrica

Painel - 6 x 64Wp (a-Si)

Controlador de carga

8 baterias estacionárias 12V/220 Ah

UFSC

Sistemas isolados no Brasil: exemplos

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SISTEMA ISOLADO

Ilustração de integração de um sistema fotovoltaico interligado com a rede

elétrica pública

Modelo da TARIFA-PRÊMIO

Gerador solar vende TUDO o que produz (recebendo a tarifa-prêmio) e compra TUDO o que consome (pagando a tarifa de sua classe tarifária) Esse modelo de procedimento evita a competição e a oposição da concessionária.


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SISTEMA CONECTADO COM A REDE ELÉTRICA

Grupo ZEPPINI - São Bernardo do Campo – SP

Sistemas conectados à rede no Brasil: exemplos

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Grupo ZEPPINI São Bernardo do Campo SP


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UFSC – Centro de convivência


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Tecnologia com maior crescimento no mundo

Adicionados em 2010 = 17GWp

Potência mundial instalada = 40GW

Alemanha é líder = 44% da capacidade instalada mundial

Sist. conectados à rede = 90% do consumo anual de geração FV


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O PORQUÊ DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA?

Sistemas fotovoltaico => impulso crescente a partir de 1996 =>

programas de incentivo, em especial os programas alemão, espanhol e

japonês .

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

Photon International

Produção mundial anual

de módulos fotovoltaicos

incluindo todas as tecnologias

e todos os fabricantes

B

Pro

du

çã

o M

un

dia

l (M

Wp

)

Ano

Panorama fotovoltaico mundial

38

39

Custo da tecnologia fotovoltaica

No Brasil...

Predomínio dos sistemas isolados => Luz para Todos

Sistemas conectados à rede na maior parte são projetos de pesquisa instalados

em Campi universitários.

Ainda alto custo da tecnologia (2,5 €/Wp instalado) => paradigma de que essa

energia é viável apenas para aplicação em países desenvolvidos ou para aplicação em

áreas isoladas.

Panorama fotovoltaico mundial

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Nova Regulação da ANEEL

Sistema de Compensação de Energia

Alteração no Prodist – conexão de mini e microgeração

Desconto na TUSD e TUST

Alteração da Resolução Normativa nº 77/2004

Centrais geradoras FV com até 30 MW de potência injetada

Primeiros 10 anos = desconto de 80%

Depois = desconto de 50%.

Objetivo

Facilitar o acesso da geração distribuída com até 1MWp de fonte incentivada

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Mercado Residencial x Paridade Tarifária

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6 projetos no BIG/ANEEL = 1,09 MW (potência fiscalizada)

Conclusão de mais 2 projetos acima de 300 kW até o final de 2011

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Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV


Iniciativa América do Sol

Website

www.americadosol.org

Apresentações em seminários

Materiais informativos

Incentivo a projetos no setor privado e

público

Disseminação de informação

CONHECIMENTO

http://www.americadosol.org/


Megawatt Solar Eletrobras Eletrosul Potência :1MWp

Minas Solar 2014 Cemig Potência : 1,4 MWp

Pituaçu Solar Coelba Potência: 400kWp

Projeto Estádios Solares

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Megawatt Solar Projeto piloto para o Projeto “Estádios Solares”

Implantação de uma planta de Geração Solar Fotovoltaica com potência

instalada de aproximadamente 1 MWp (1.038 kW)

Geração esp. 1,2 GWh por ano = consumo anual de 680 residências

Primeiro projeto conectado a rede de grande porte a ser implantado

em prédio público brasileiro

Ser o ponto de partida na difusão da instalação de

geradores solares fotovoltaicos integrados à arquitetura

da edificação

Desenvolver o mercado de energia solar no Brasil

focado em agregação de valor das empresas

compradoras da energia

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Megawatt Solar

Venda de Energia para o Mercado Livre

Vantagens de desconto na TUSD

Mercado que pode usufruir melhor dos ganhos de

marketing da energia verde

Mix de energia – pacotes de 100 MWh/ano para cada

cliente

a fim de minimizar o impacto do alto valor da energia

Parceiros

• Instituto Ideal

• UFSC

• GTZ

• KfW

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Mineirão Solar

Projeto de instalação de uma usina fotovoltaica no Estádio do Mineirão, em Belo Horizonte Cemig em parceria com o governo de Minas Gerais

Capacidade Instalada: 640 a 1.400 kWp

Redução de emissões de CO2 estimadas: 300 e 600 ton/CO2 por ano Planeja comercializar a energia gerada

Parceiros

• Instituto Ideal

• UFSC

• GTZ

• KfW

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Pituaçu Solar

Projeto de instalação de uma usina fotovoltaica no Estádio de Pituaçu, em Salvador (BA) Coelba em parceria com o governo do Bahia

Capacidade Instalada: 400 kWp (tecnologia de filme fino) Planeja comercializar a maior parte da energia gerada

Parceiros

• Instituto Ideal

• UFSC

• GTZ

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Estudos de Viabilidade em execução



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Estudos de Viabilidade em execução



51

Instituto IDEAL

R. Lauro Linhares, 2123 sala 503ª - Trindade

T +55 48 3234-1757

www.institutoideal.com.br

Obrigado pela atenção!

[email protected]

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mailto:[email protected]

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