sistemas hibridos eolico fotovoltaico diesel pinho

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  • Solues Energticas para a Amaznia

    Eduardo Jos Fagundes Barreto(Coordenador)

    Joo Tavares Pinho

    Banco Interamericanode Desenvolvimento

    Ministrio deMinas e Energia

    Projeto BRA 99/011

    ISBN 978-85-9834102-6

    Joo

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    capa hbridos.pdf 17/11/2008 09:37:43

  • 1Joo Tavares PinhoClaudomiro Fbio Oliveira Barbosa

    Edinaldo Jos da Silva PereiraHallan Max Silva Souza

    Luis Carlos Macedo BlasquesMarcos Andr Barros Galhardo

    Wilson Negro Macdo

    Sistemas HbridosSolues Energticas para a Amaznia

    1 EdioBraslia

    Ministrio de Minas e Energia2008

  • 2Ministro de Minas e EnergiaEdison Lobo

    Secretrio ExecutivoMrcio Zimmermann

    Secretrio de EnergiaJosias Matos de Arajo

    Diretor do Programa Luz para TodosHlio Morito Shinoda

    Diretor Nacional do Projeto pnud bra 99/011Programa de Erradicao da Excluso da Energia Eltrica

    Jeov Silva Andrade

    Coordenador da Regio NorteAurlio Pavo de Farias

    Coordenador de UniversalizaoManoel Soares Dutra Neto

    Coordenao TcnicaEduardo Jos Fagundes Barreto

    Assessoria de Comunicao do Programa Luz para TodosLucia Mitico SeoJose Renato Penna Esteves

    Unidade e Gesto de Projetos Projeto pnud bra 99/011Antonio Joo da Silva Coordenador TcnicoEder Jlio FerreiraManoel Antonio do Prado

    Novembro, 2008

  • 3Sistemas Hbridos Solues Energticas para a Amaznia

    Coordenador Geral:Eduardo Jos Fagundes Barreto

    Autores

    Joo Tavares Pinho (Coordenador)Claudomiro Fbio Oliveira Barbosa

    Edinaldo Jos da Silva PereiraHallan Max Silva Souza

    Luis Carlos Macedo BlasquesMarcos Andr Barros Galhardo

    Wilson Negro Macdo

    Revisor Tcnico:Roberto Zilles

  • 4Ideorama Design e Comunicao Ltda.www.ideorama.com.br

    Projeto Grfico e DiagramaoSlvio SpannenbergAline Weirich de PaulaCarolina FarionGustavo Aguiar

    CapaSlvio Spannenberg

    Reviso de TextosBrbara Fernandes

    Produo GrficaRafael Milani Medeiros

    Dados internacionais de catalogao na publicaoBibliotecria responsvel: Mara Rejane Vicente Teixeira

    Sistemas hbridos / Joo Tavares Pinho [et al.].Braslia : Ministrio de Minas e Energia, 2008.396p. : il. ; 21 30cm. ( Solues energticas para a Amaznia )

    isbn 978-85-98341-02-6Inclui bibliografia.

    1. Energia Fontes alternativas Brasil.2. Recursos energticos Brasil. 3. Energiahidreltrica Brasil. I. Pinho, Joo Tavares.II. Brasil. Ministrio das Minas e Energia. III. Srie.

    cdd ( 22 ed.) 333.79

  • 5Sumrio

    Apresentao .................................................................................................. 13

    Prefcio .......................................................................................................... 15

    Introduo ...................................................................................................... 21

    1 Conceitos Bsicos ......................................................................................... 231.1 A Importncia da Energia ................................................................................231.2 Energia e Potncia ..........................................................................................251.3 Unidades de Energia e Potncia .......................................................................261.4 Tipos e Fontes de Energia ...............................................................................271.5 Impactos Ambientais ......................................................................................301.6 O Efeito Estufa ...............................................................................................321.7 Mecanismos de Desenvolvimento Limpo .........................................................34

    2 Energia Solar Fotovoltaica ........................................................................... 372.1 Breve Histrico ..............................................................................................372.2 O Sol e suas Caractersticas ............................................................................382.3 Geometria SolTerra ......................................................................................392.4 Radiao Solar sobre a Terra ..........................................................................452.5 Potencial Solar e sua Avaliao .......................................................................49

    2.5.1 Instrumentos de Medio ................................................................................. 502.5.2 Tcnicas de Medio e Apresentao dos Dados Solarimtricos ................... 52

    2.6 Efeito Fotovoltaico ........................................................................................552.7 Mdulos Fotovoltaicos ...................................................................................57

    2.7.1 Tipos de Clulas e Tecnologias de Fabricao .................................................. 572.7.2 Associao de Clulas e Mdulos Fotovoltaicos ............................................. 602.7.3 Caractersticas Eltricas ................................................................................... 66

    2.8 Aplicaes de Sistemas Fotovoltaicos .............................................................692.9 Impactos Ambientais e Tempo de Retorno de Energia (Energy Pay-Back Time) .75

    3 Energia Elica ............................................................................................. 773.1 O Vento e suas Caractersticas ........................................................................773.2 Perfil do Vento e Influncia do Terreno ...........................................................793.3 Potencial Elico e sua Avaliao ......................................................................813.4 Instrumentos e Tcnicas de Medio ..............................................................84

  • 63.5 Anlise do Potencial Elico .............................................................................903.6 Converso Elica ............................................................................................953.7 Aerogeradores ...............................................................................................97

    3.7.1 Turbina Elica .................................................................................................... 973.7.2 Sistema de Multiplicao de Velocidade ......................................................... 1033.7.3 Gerador Eltrico ................................................................................................ 1033.7.4 Mecanismos de Controle ................................................................................. 1073.7.5 Nacele ............................................................................................................... 1093.7.6 Torre .................................................................................................................. 109

    3.8 Desempenho de Aerogeradores .....................................................................1103.9 Aplicaes de Sistemas Elicos .......................................................................1143.10 Impactos de Sistemas Elicos ........................................................................116

    4 Grupos Geradores ...................................................................................... 1214.1 Motores a Combusto ....................................................................................1214.2 Motores a Combusto Interna ........................................................................121

    4.2.1 Motor de Ignio por Centelha, ou Ciclo Otto ................................................ 1214.2.2 Motor de Ignio por Compresso, ou Ciclo Diesel ....................................... 1214.2.3 Motor de Quatro Tempos ................................................................................ 1224.2.4 Motor de Dois Tempos .................................................................................... 1234.2.5 Partes Componentes de um Motor de Combusto Interna ........................... 123

    4.3 Geradores Eltricos .......................................................................................1284.3.1 Principais Partes Constituintes do Gerador .................................................... 1294.3.2 Freqncia do Gerador .................................................................................... 1304.3.3 Potncia do Gerador ........................................................................................ 1304.3.4 Rendimento do Gerador ................................................................................. 131

    4.4 Grupos Geradores .........................................................................................1314.5 Consumo de Combustvel dos Grupos Geradores .............................................1324.6 Vantagens e Desvantagens dos Grupos Geradores a Diesel .............................1334.7 Impactos Ambientais de Grupos Geradores ....................................................133

    5 Sistema de Armazenamento ......................................................................... 1355.1 Conceitos Bsicos ...........................................................................................1355.2 Acumuladores de Energia Eltrica, ou Baterias ................................................1375.3 A Bateria de Pb-cido.....................................................................................1385.4 Processos de Carga e Descarga ......................................................................141

    5.4.1 Avaliao do Estado de Carga .......................................................................... 1485.