Integrantes do Grupo:

Da esquerda para direita: João Henrique Callegari, Caio Pereira, Gustavo Faria Rocha, Francisco Assis Brito de Azevedo

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Sumário1.0 Expectativa – Trabalho Acadêmico Integrador IV...............................................................3

2.0 Introdução..........................................................................................................................4

3.0 Situação problema.............................................................................................................5

3.1 Características de Caetité - Bahia.......................................................................................6

4.0 Fonte primária....................................................................................................................7

4.1 Tecnologias de conversão..................................................................................................8

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1.0 Expectativa – Trabalho Acadêmico Integrador IV

Tendo em vista que o objetivo de todos os módulos da disciplina do Trabalho Acadêmico Integrador (TAI) tem como principal objetivo a integração do que está sendo estudados no período e anteriores, observamos que nesse semestre, a partir da escolha de uma ilha, aprofundaremos discussões sobre os conceitos de energia, demanda energética e suprimento energético, servindo de base para o nosso futuro como engenheiros para executarmos um trabalho de forma profissional e responsável. Agora utilizaremos de outras ferramentas de auxílio como o dimensionamento e uma organização e elaboração do projeto que passa a ser mais exigida. Esperamos assim aprender a desenvolver nossa capacidade de decisão baseada em informações analisadas, tendo novas experiências para tomar atitudes responsáveis, diferenciarmos na forma da escrita e estamos ansiosos para termos uma pequena noção de como é fazer um trabalho para suprir energeticamente algum setor que vem a ser a área na qual pretendemos trabalhar futuramente.

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2.0 Introdução

Tendo no TAI IV a proposta de desenvolver um projeto, a partir da escolha de uma ilha, e o suprimento energético para atender uma determinada demanda, a primeira fase se dá com um planejamento e iniciação dos conceitos de energia, suprimento enérgico, potência e demanda energética para análise e síntese do problema. Tendo como escolha a da cidade de Caetité, localizada no centro sul do estado da Bahia, que possui um alto índice de radiação solar, o grupo optou por trabalhar com Módulos Fotovoltaicas e também uma Usina Termoelétrica, para suprir parte da demanda energética da cidade e de uma indústria de cerâmica. Iremos prosseguir com estudo sobre as fontes primárias que utilizaremos, o gás natural e o sol, fontes que possibilita a utilização das tecnologias apresentadas.

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3.0 Situação problema

Tendo em vista que o momento em que o país se encontra é de crise energética, principalmente pela pouca quantidade de chuvas, ligado a uma grande e exclusiva dependência da energia proveniente de Hidrelétricas, é de total importância investir em fontes alternativas de energia. Com isso a escolha para o TAI IV foi a cidade de Caetité, onde há um elevado potencial de recursos energéticos como por exemplo o de radiação solar, propício à instalação de módulos fotovoltaicos. Também como tecnologia de transformação, será implantada uma Usina Termoelétrica, a partir de Gás Natural, vindo por gasodutos da cidade de Guanambi, localizada a 50 km de Caetité. Com a projeção dessas duas tecnologias, a energia obtida será ligada a rede elétrica e utilizada para suprir parte da demanda da cidade e a demanda de uma indústria de cerâmica local. Com isso será analisado qual o percentual de energia seria “economizado” da concessionária com o uso dessa energia alternativa que será obtida. O foco será no horário de pico da cidade. Entre 18 e 21 horas o consumo de energia elétrica é mais alto do que nos outros horários, isso porque estão funcionando ao mesmo tempo, além das fábricas, a iluminação pública, a iluminação residencial, vários eletrodomésticos e a maioria dos chuveiros. Este é o chamado horário de pico (horário de ponta) de consumo de energia elétrica. (Fonte: ANEEL). Abaixo uma figura do mapa brasileiro, evidenciando o potencial solar na região da Bahia, onde está Caetité.

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Imagem: Radiação solar diária – média anual típica (Wh/m².dia)

3.1 Características de Caetité - Bahia

O município de Caetité está situado na região Sudoeste da Bahia. Sua população estimada em 2014 é de 52.353 habitantes, com uma densidade demográfica de 19,45 hab/km².O município é cortado por três rodovias federais que ali encontram sua confluência: BR 030, que vai a Minas Gerais pelo oeste a Vitória da Conquista pelo leste; BR 122, no sentido norte-sul ligando Montes Claros em Minas Gerais a Chorozinho. Distancia-se da capital do estado, Salvador, 645 km. Situa-se a -14° 04’ 10’’ de latitude sul e a 42° 28’ 30’’ de longitude oeste, numa altitude de 825 metros. A área total do município é de 2.442,9 km². (Fonte: IBGE)Tem um clima semiárido e subúmido a seco (fonte: SEI, 1997): os meses de maior insolação são os de março e agosto (200 horas); a temperatura média anual é de 21,4ºC (média máxima de 26,8ºC e mínima de 16,4ºC). O índice de desenvolvimento humano (IDHM) em 2010 foi de 0,625 (com forte crescimento nos últimos anos: em 1991 era de 0,331; em 2000 foi de 0,454). (Fonte: Atlas Brasil 2013 Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento).(Fonte: IBGE)

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4.0 Fonte primária

Buscando atender uma variabilidade de energia no Brasil, buscamos fontes disponíveis e em abundância na cidade de Caetité e optou-se pelo sol, uma fonte pouco explorada e renovável, e o gás natural uma fonte não renovável, porém já muito explorada.

Energia solarÉ a energia proveniente da luz e do calor do Sol. A conversão direta da energia solar em energia elétrica ocorre pelos efeitos da radiação (calor e luz). Está presente o chamado efeito fotovoltaico, utilizado no projeto, onde os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica, por meio do uso de módulos fotovoltaicos. Vale ressaltar que para maximizar o aproveitamento da radiação solar, deve-se ajustar a posição do módulo de acordo com a latitude local e o período do ano em que se requer mais energia.

Vantagens:Forma “limpa” de obter energiaObtenção de energia até mesmo em lugares remotosÉ renovávelBaixa necessidade de manutenção nos módulos

Desvantagens:É uma energia probabilísticaOs módulos fotovoltaicos têm um rendimento em torno de 25%.Formas de armazenamento pouco eficientes Ainda tem alto custo no Brasil

Gás naturalO gás natural é um hidrocarboneto resultante da decomposição da matéria orgânica durante milhões de anos. É encontrado no subsolo. O elemento predominante é o gás metano. Em seu estado bruto, o gás natural não tem cheiro e é mais leve que o ar. Assim, deve ser odorizado para que eventuais casos de vazamento sejam detectados.

Vantagens:Baixo custo, facilidade de combustão, menor impacto ambiental em relação a outros combustíveis fósseis, facilidade de manuseio e transporte.

Desvantagens:Alto risco de asfixia, incêndio e explosão. Por ser mais leve que o ar tende a se acumular nas partes mais elevadas quando em ambientes fechados, aumentando o risco da pessoa se asfixiar. Não é renovável e é altamente tóxico.

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Fonte: www.portal-energia.com

4.1 Tecnologias de conversão

Tendo em vista que teremos como fontes primarias a energia solar (fotovoltaica) e o gás natural, escolhemos como tecnologia de conversão o uso de módulos fotovoltaicos e a construção de uma termoelétrica para aproveitar o potencial do gás. Os módulos inicialmente ficaram nos telhados das casas podendo mandar a energia convertida durante todo o dia para a rede elétrica do município de Caetité, mas podendo alterar o seu posicionamento (das placas) para um parque solar ao lado da indústria de cerâmica que é o setor que queremos suprir. A construção da termoelétrica visa a combustão do gás natural encontrado na região para o seu aproveitamento na indústria na geração da energia elétrica.

Módulos fotovoltaicos: A partir da captação da energia solar, que incide sobre os módulos fotovoltaicos sobre os telhados das residências, é possível a conversão dessa energia proveniente de radiação solar, em energia elétrica. A energia elétrica obtida será usada para suprir a demanda da própria residência e da indústria de cerâmica.

Caso a demanda da residência seja superior ao gerado pelo sistema fotovoltaico, a parte que falta é “puxada” da rede elétrica. Por outro lado, quando o sistema fotovoltaico está gerando mais energia do que está sendo consumida na residência, a energia excedente sai pela rede elétrica de forma “automática”. Esse é o chamado sistema de compensação energético, que possibilita o consumidor “produzir “sua própria energia, e pagar apenas uma taxa mínima em sua conta de luz, que já é pré-estabelecida pelas distribuidoras de energia.

Entretanto, para o sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica entrar em funcionamento é necessário outro equipamento, o inversor:

Inversor de frequência: aparelho que faz a ligação entre os módulos e a rede elétrica. Converte a corrente contínua obtida em corrente alternada, e injeta na rede o excedente produzido pelos sistemas fotovoltaicos. Tem a capacidade de se interligar com a rede da concessionária, sincronizando sua frequência (60 Hz) e tensão de saída (CA) com a mesma, e se desconectar da rede quando esta deixa de fornecer energia como, por exemplo, devido a desligamento para reparo ou falha na rede.

Esquema da ligação dos módulos:

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Fonte: www.real-watt.com.br(FAZER DESENHO)

Usina termoelétrica: é a tecnologia que gera energia elétrica a partir do calor gerado pela combustão de combustíveis fósseis (como carvão mineral, óleo, gás natural, entre outros). Tendo em vista que o gás natural é um recurso disponível em uma região próxima a Caetité, ele será utilizado como a fonte primária na usina.

O processo se dá a partir da combustão do gás natural em uma caldeira que contém água. O calor liberado transforma a água líquida em vapor. Após isso, esse vapor gerado, sai uma em alta pressão e gira uma turbina que aciona um gerador. A energia gerada é levada através de cabos, do gerador até o transformador, onde tem sua tensão elevada para uma adequada condução, através de linhas de transmissão, até chegar às residências.

Observação: Após o vapor ter movimentado as turbinas ele é enviado a um condensador para ser resfriado e transformado em água líquida para ser reenviado à caldeira novamente, para um novo ciclo. Está presente nesse processo a transformação de energia térmica em energia mecânica e por fim em energia elétrica. Essa energia elétrica é ligada à rede, para atender a demanda da indústria de cerâmica e de parte da cidade.

Um dos problemas da usina termelétrica é a contribuição que ela tem com o aquecimento global através do efeito estufa e de chuvas ácidas,

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devido a combustão do combustível, por outro lado, uma das vantagens dela é que pode ser construída próxima ao centro urbano, diminuindo as linhas de transmissões e consequentemente tendo menos dissipação (“perdas”) de energia. É uma usina que produz uma quantidade constante de energia elétrica durante o ano inteiro, ao contrário das hidrelétricas, que tem a produção dependente do nível dos rios.

“De acordo com o Plano Nacional de Energia 2030 produzido pela EPE (Empresa de Pesquisa Energética), a participação das termelétricas movidas a gás natural deverá aumentar, no curto e médio prazos. Essas usinas operariam de maneira complementar às hidrelétricas. Seriam colocadas em operação em momentos de acentuado aumento de demanda ou redução da oferta hidráulica, nos períodos de estiagem, onde é necessário preservar os reservatórios.”Fonte: ANEEL

 

Figura: Esquema de termoeletrica

(Fazer desenho)

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