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VIABILIDADE DE AUTOGERAÇÃO DE ENERGIA PARA ILUMINAÇÃO PÚBLICA, APLICADO AO METRÔ DE SÃO PAULO, SOB UMA PERSPECTIVA DE SUSTENTABILIDADE Narjara Laryssa Francischeto Stivanin (Metrô) [email protected] Uiara Bandineli Montedo (Vanzolini) [email protected] Muitos estudos têm apontado as implicações do crescimento exacerbado do consumo de energia. As fontes renováveis são apontadas como a principal alternativa para a solução deste problema devido a sua abundância e ao baixo impacto ambiental ggerado. Este artigo apresenta uma revisão dos conceitos físicos relacionados à energia eólica e fotovoltaica na geração de eletricidade e uma aplicação simples, porém eficiente do ponto de vista energético, econômico, ambiental e social. Este trabalho descreve a evolução tecnológica e de aproveitamento das energias eólica e solar- fotovoltaica e apresenta um estudo teórico de viabilidade de autogeração de energia elétrica para iluminação externa do Pátio Jabaquara da Companhia do Metropolitano de São Paulo - Metrô. O objetivo é reforçar o debate sobre a diversificação da matriz energética e da emissão de gases do efeito estufa, atentando-se para as tendências mercadológicas futuras dos créditos de carbono propiciado pelo Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) do Protocolo de Kyoto. Palavras-chaves: metrô; sustentabilidade; energia; energia eólica; energia solar. XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no Cenário Econômico Mundial Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011.

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VIABILIDADE DE AUTOGERAÇÃO DE

ENERGIA PARA ILUMINAÇÃO

PÚBLICA, APLICADO AO METRÔ DE

SÃO PAULO, SOB UMA PERSPECTIVA

DE SUSTENTABILIDADE

Narjara Laryssa Francischeto Stivanin (Metrô)

[email protected]

Uiara Bandineli Montedo (Vanzolini)

[email protected]

Muitos estudos têm apontado as implicações do crescimento

exacerbado do consumo de energia. As fontes renováveis são

apontadas como a principal alternativa para a solução deste problema

devido a sua abundância e ao baixo impacto ambiental ggerado. Este

artigo apresenta uma revisão dos conceitos físicos relacionados à

energia eólica e fotovoltaica na geração de eletricidade e uma

aplicação simples, porém eficiente do ponto de vista energético,

econômico, ambiental e social. Este trabalho descreve a evolução

tecnológica e de aproveitamento das energias eólica e solar-

fotovoltaica e apresenta um estudo teórico de viabilidade de

autogeração de energia elétrica para iluminação externa do Pátio

Jabaquara da Companhia do Metropolitano de São Paulo - Metrô. O

objetivo é reforçar o debate sobre a diversificação da matriz

energética e da emissão de gases do efeito estufa, atentando-se para as

tendências mercadológicas futuras dos créditos de carbono propiciado

pelo Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) do Protocolo de

Kyoto.

Palavras-chaves: metrô; sustentabilidade; energia; energia eólica;

energia solar.

XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no

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1. Introdução

A Companhia do Metropolitano de São Paulo – Metrô é responsável pela operação e

expansão do transporte metroviário de alta capacidade e está em operação comercial desde

1974. Transporta em média 3,6 milhões de passageiros por dia, em 900 carros, por uma

extensão de 65,3 km, distribuídos em 4 Linhas e 58 estações de embarque. É considerado o 3º

mais carregado do mundo, perdendo apenas para Hong Kong e Moscou (METRÔ, 2011a).

Neste estudo analisamos a viabilidade da implantação de equipamentos de autogeração de

energia elétrica, através do aproveitamento eólico e solar no Metrô de São Paulo. Mais

especificamente, pensamos em sua aplicação nos sistemas de iluminação e monitoramento do

Pátio Jabaquara, o maior e mais importante dentre os pátios de manutenção e manobras dos

trens do Metrô paulistano.

A captação eólica e solar são fontes limpas, renováveis e de baixo custo de geração de energia

elétrica. Nessa perspectiva, a adoção dessa estratégia implica em redução de gastos com

energia, bem como contribui para minimizar o impacto ambiental, incluindo o Metrô de São

Paulo entre os pioneiros no setor na autogeração de energia limpa e de baixo custo.

A sustentabilidade já é um conceito aplicado pelo Metrô de São Paulo desde 2007, com a

inserção da questão no Planejamento Estratégico 2007/2010 (METRÔ, 2007 b), buscando

requalificar a empresa nessa área e antecipar as Políticas de Mudanças Climáticas dos

Governos Estadual (Decreto 52.469/07 e Lei Nº 13.798/09) e Municipal (Lei Nº 14.933/09)

de São Paulo.

Hoje os principais investimentos estão direcionados para o tratamento adequado do lixo

(Programa 3R, reciclagem de lâmpadas e destinação correta de materiais), sistemas de

aproveitamento de água da chuva e água de reuso e tratamento de resíduos sólidos,

manutenção da certificação NBR ISO 14001:2000 [1], obtida em 2008 (METRÔ, 2011c) e

projetos para geração de créditos de carbono, nos moldes do Mecanismo de Desenvolvimento

Limpo (MDL), uma das resoluções do Protocolo de Kyoto [2] (METRÔ, 2011d). Entretanto,

na área de co-geração de energia e energias renováveis, também dispostas no Planejamento

Estratégico, os projetos estão atrasados, tal como a maior parte das companhias de trens

urbanos pelo mundo afora. Este trabalho busca exatamente propor uma alternativa para

preencher esta lacuna.

Apesar de estudar um local específico, o Pátio Jabaquara, posteriormente a expansão deste

modelo será possível para outros pátios e até para parte das vias permanentes.

Primeiro discutimos as problemáticas em torno da sustentabilidade como conceito bastante

difundido mundialmente na atualidade. Em seguida, apresentamos uma breve revisão teórica

acerca da geração de energia solar fotovoltaica e eólica, abordando suas origens,

desenvolvimento e utilização atual como forma de geração de energia limpa. Passamos ao

detalhamento de sistemas híbridos e fazemos uma ambientação da situação do Metrô, diante

dos avanços e perspectivas de crescimento sustentável. Desta forma subsidiaremos o

desenvolvimento da análise proposta. Os métodos serão apresentados e discutidos no item a

seguir, o terceiro do trabalho. Depois é desenvolvida a análise teórica do estudo e ao final

retomamos algumas considerações finais e discussões a título da viabilidade.

2. Revisão teórica

Dados divulgados pela Organização das Nações Unidas – ONU para o Comércio e

Desenvolvimento (Unctad), em janeiro de 2011, apontam que pela primeira vez na história os

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países emergentes receberam mais investimentos que os ricos (O ESTADO DE SÃO PAULO,

2011).

Estudos da Agência Internacional de Energia (AIE) estimam que até 2030 a demanda mundial

por energia crescerá em torno de 60% e que dois terços serão consumidos por países em

desenvolvimento, dentre os quais o Brasil se inclui como a oitava economia do mundo (AIE,

2010).

Diante da situação econômica do país, a questão energética é um dos tópicos de maior

importância na atualidade, visto que a energia é um fator fundamental para a manutenção do

desenvolvimento e que o país está limitado por este “gargalo”.

Nas últimas décadas, com as perspectivas de esgotamento das reservas de petróleo, os

problemas políticos e sociais nas principais regiões produtoras e as mudanças climáticas, a

reestruturação da matriz energética do Brasil, com a adoção de fontes “alternativas”, é

importante para impulsionar o crescimento econômico e sustentável do país.

Segundo a ANEEL (2010), o Brasil concentra sua produção energética nas hidroelétricas

(66,28%), que são fontes renováveis. Diferentemente, o restante do mundo gera a maior parte

de sua energia por meio de combustíveis fósseis, cerca de 80% (SEGUEL, 2009). Com as

alterações climáticas e a possibilidade da não sustentabilidade das formas tradicionais de

geração de energia, é necessário estimular cada vez mais a diversificação da produção

energética.

As fontes eólicas e solares despontam como as energias alternativas e limpas mais atrativas

para o Brasil, tendo em vista a sua posição geográfica privilegiada entre a linha do Equador e

o Trópico de Capricórnio. Posição esta que garante a grande incidência solar por todo o ano,

além dos regimes de ventos favoráveis, praticamente em todo território nacional (OLIVEIRA,

2008).

O sol é fonte de energia inesgotável, além de ser necessário para praticamente todos os tipos

energéticos utilizados pelos homens, excetuando-se apenas a energia atômica (VICHI, 2009).

2.1. A energia solar fotovoltaica

A conversão direta da energia solar em energia elétrica pode ocorrer através de dois

processos: conversão termoelétrica e conversão fotoelétrica. Neste trabalho daremos ênfase na

conversão fotoelétrica ou fotovoltaica.

O efeito fotoelétrico foi observado pela primeira vez em 1839, por Edmond Becquerel. O

fenômeno foi aprimorado por Hertz, W. Smith e Siemens. O surgimento da primeira célula

fotovoltaica se deu em 1880, desenvolvida em selênio por Fritts e apresentava 1% de

eficiência (SEGUEL, 2009).

A célula fotovoltaica é constituída por junções de materiais semicondutores dopados, com a

finalidade de criar propriedades de condução controlada, geralmente o silício, e é responsável

pela transformação da energia solar em elétrica. O efeito fotoelétrico se dá pelo aparecimento

de uma diferença de potencial nos extremos da estrutura de material semicondutor, produzida

pela radiação incidente da luz. Essa intensa energia faz com que elétrons se desprendam do

átomo e fiquem livres, criando um campo elétrico que acelera as cargas, na forma de corrente,

que será captada e armazenada em baterias.

Segundo Benedito (2009), cada célula produz cerca de 3 W de potência, com tensão de 0,5 V

e a geração depende das variações ambientais (temperatura e radiação). Para obter uma

potência maior, é necessário o agrupamento de várias células, constituindo-se os módulos ou

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painéis fotovoltaicos, que quando conectados em série e/ou paralelo possibilitam a geração de

potências maiores para a alimentação das cargas.

O aproveitamento desta alternativa é uma das mais promissoras fontes de energia renovável,

pela total ausência de poluição.

O Brasil tem um bom potencial para geração fotovoltaica, pois possui altos níveis de radiação

solar, com médias entre 4,5 kWh/m2 e 6,1 kWh/m². Entretanto, conforme Salamoni (2004), os

sistemas fotovoltaicos vêm sendo utilizados no país apenas em lugares distantes, desprovidos

de rede de transmissão, e em pequenos sistemas conectados diretamente a rede.

Apesar deste tipo de energia está em expansão em diversos países, seu aproveitamento ainda

não se tornou economicamente viável, tendo em vista a falta de políticas públicas e

regulamentação adequada, o alto custo de produção dos painéis e as limitações de rendimento

da produção. Entretanto, com crescimento do mercado e do volume de investimentos que vêm

sendo aplicados em pesquisas tecnológicas, este tipo de geração de energia limpa caminha

para a viabilidade econômica, tornando possível sua implantação em larga escala em um

futuro próximo.

A Figura 1 apresenta o mapa de distribuição da irradiação solar média do Brasil.

Fonte: Atlas de Irradiação Solar do Brasil (1998)

Figura 1 – Irradiação Média Anual

De acordo com o mapa acima, vemos que no Estado de São Paulo conta com índices

considerados razoáveis a boa para a geração solar fotovoltaica, os níveis médios anuais de

irradiação estão entre 4,9 kWh/m2 a 5,7 kWh/m2, sendo seu regime distribuído com maior

intensidade no verão e menor intensidade no inverno.

2.2. A energia eólica

A energia eólica é aquela gerada pelo vento. Como a radiação solar atinge a superfície

terrestre irregularmente, criam-se áreas de temperaturas, densidades e pressões diferentes,

causando a movimentação das massas de ar, ao que chamamos de vento.

Os ventos são utilizados para geração de energia mecânica desde ano 200 a.C, nos antigos

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moinhos (DUTRA, 2009). Porém, a energia cinética dos ventos pode ser convertida tanto em

energia mecânica como em energia elétrica, sendo esta a mais usual atualmente.

A tecnologia empregada para aproveitamento eólico vem sendo modernizada

progressivamente, apesar de o princípio de funcionamento ser basicamente o mesmo dos

moinhos antigos. A massa de ar em movimento atinge as pás de uma turbina, que ao serem

atravessadas, giram e movimentam o eixo preso ao seu centro, que nos modelos antigos

acionavam engrenagens. Agora, este eixo é ligado ao rotor de um gerador, que é o

responsável por transformar a energia do movimento em energia elétrica (MONTEIRO,

2007).

A geração de energia eólica está ligada as características estruturais da turbina (altura,

capacidade do gerador e rendimento de todo o sistema) e a força do vento, ou seja, quanto

maior a velocidade do vento, maior a quantidade de energia disponível para transformação.

Como a quantidade de vento está ligada à incidência solar, podemos dizer que a potência de

conversão depende também das estações do ano, da hora do dia e das características

topográficas da região.

As primeiras turbinas eólicas para geração elétrica foram construídas no final do século XIX,

em Ohio/EUA. Seu aprimoramento deu-se na Rússia, em 1931, onde foram construídas as

primeiras turbinas de grande capacidade, chamadas de aerogeradores. Durante a 2ª Guerra

Mundial, com a necessidade de economizar combustíveis fósseis, os aerogeradores tiveram

um salto de desenvolvimentos tecnológico. Após a guerra, a geração eólica passou a ser

coadjuvante na produção de energia por falta de competitividade em relação aos combustíveis

fósseis, sendo utilizada principalmente para fins de pesquisa (DUTRA, 2009).

Hoje, com as questões sobre sustentabilidade em foco e o grande desenvolvimento

tecnológico alcançado na área, segundo o relatório da Global Wind Energy Council - GWEC

(2008), a energia eólica é a fonte renovável que mais cresce no mundo. Além do baixo

impacto ambiental gerado, ela passou a ser competitiva quando comparada às formas

tradicionais de geração.

O Brasil, a partir do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas Renováveis (PROINFA),

vem aumentando sua participação no setor de geração eólica. Hoje o país já conta com uma

capacidade instalada de 744 MW, 1.806 MW em processo de instalação e 2.047 MW

previstos para entrar no Sistema Interligado Nacional (SIN) até 2013 (ECO 21, 2011).

A Figura 2 apresenta o mapa de fluxo de potência e velocidade média dos ventos no Brasil, no

qual podemos observar que o Estado de São Paulo possui boas condições para a produção

eólica. Nesta região, a potência eólica varia de 200 a 600 W/m², com velocidade média entre

3 e 8 m/s.

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Fonte: Atlas do Potencial Eólico Brasileiro (2001)

Figura 2: Fluxo de Potência Eólica e Velocidade Média Anual do Vento

2.3. Sistemas híbridos de produção de energia

Sistemas híbridos são sistemas autônomos de geração, que apresentam várias fontes de

energia interligadas em conjunto, com intenção de exploração máxima das diversas fontes e

confiabilidade de disponibilidade energética.

O sistema híbrido eólico-solar agrupa duas fontes renováveis e é de grande confiabilidade

devido à existência constante de sol e/ou vento.

A união de várias formas de geração é mais complexa, pois necessita de um banco de baterias

e um controlador de carga e descarga para garantir a disponibilidade e aumentar a vida útil do

sistema, que pode alimentar diretamente cargas em corrente contínua (CC) (DUTRA, 2009).

O esquema é apresentado na figura 3.

Fonte: DUTRA (2009)

Figura 3: Diagrama Esquemático de Sistema Híbrido

2.4. O Metrô de São Paulo e sua contribuição à sustentabilidade

A tendência da sustentabilidade está tomando conta dos mercados. Atualmente não basta

apenas oferecer produtos e serviços de qualidade, é preciso comprometer-se com o planeta.

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Nesta linha de pensamento, o Metrô de São Paulo se engajou na missão de “Prover transporte

público com rapidez, segurança, confiabilidade e sustentabilidade ambiental” (METRÔ,

2011e, grifo nosso).

Por ser alimentado por energia renovável, visto que a matriz energética do país é baseada na

produção hidroelétrica, e pela sua alta capacidade de transportar pessoas, o Metrô é

considerado uma alternativa de transporte limpa. Entretanto, como é um grande consumidor

de energia, e a matriz energética nacional é fortemente apoiada na produção de grandes

hidrelétricas, responsáveis por impactos ambientais, socioeconômicos e por emissão de gases

do efeito estufa, a empresa tem tomado medidas para melhorar a eficiência do consumo.

As novas estações do Metrô, como Alto do Ipiranga, Sacomã, Tamanduateí e Vila Prudente,

da Linha 2-Verde, já contam com projetos de utilização eficiente dos recursos, valorizando a

iluminação natural e a instalação de equipamentos inteligentes, como escadas rolantes com

sensores de fluxo de demanda.

Desde 2009 o Metrô vem levantando o seu Inventário de Emissões de Gases de Efeito Estufa

(GEE), buscando direcionar as ações para a redução de emissões e atender à Lei nº 13.798/09,

a qual define a Política de Mudanças Climáticas do Estado de São Paulo e estipula a redução

de 20% das emissões entre 2005 e 2020.

Em iniciativa pioneira no setor de transportes do país, a empresa teve a implantação do trecho

Ana Rosa – Alto do Ipiranga, da Linha 2 – Verde, reconhecido pela Companhia Ambiental do

Estado de São Paulo (CETESB) como gerador de Créditos de Emissão Reduzida (CER).

Futuramente, com a expansão da rede, o Metrô poderá gerar novos créditos.

Em 2010, o Metrô consumiu cerca de 550 mil MWh, para a operação do sistema e para

abastecer prédios administrativos, áreas comerciais das estações, estacionamentos, etc. Estes

números são aproximadamente 3,5% superiores ao ano anterior, devido ao crescimento e

melhorias do sistema metroviário. Seguindo esta tendência de expansão dos serviços, o

consumo de energia também tende a seguir um viés de crescimento.

3. Metodologia

Este trabalho apresenta um estudo teórico da viabilidade de implantação de novas tecnologias

para iluminação pública, com o objetivo de mostrar um caminho para se alcançar a eficiência

de forma sustentável.

O modelo proposto consiste em substituir os postes, luminárias e lâmpadas das vias públicas

do pátio Jabaquara do Metrô, por postes híbridos e luminárias com módulos de diodos

emissores de luz (LED’s) de alta potência.

Para sustentar o estudo foi feita uma revisão teórica sobre os principais assuntos a serem

abordados, dando-se ênfase nos conceitos de geração de energia solar fotovoltaica e eólica,

assim como a geração conjunta das duas, conhecida como geração híbrida. Foi também

abordado a relevância das questões de sustentabilidade para a empresa.

Dando continuidade ao objetivo do estudo, fazemos uma análise de potencial eólico e solar do

pátio Jabaquara, através da consulta aos simuladores de Potencial Energético Solar (SunData)

e de Potencial Eólico (SWERA), disponibilizado pelo Centro de Referência para Energia

Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (CRESESB).

Diante da constatação teórica da viabilidade técnica para implantação de postes híbridos,

foram analisados alguns modelos disponíveis no mercado, dos seguintes fabricantes: Neolux

(250 watts), Energia Pura (350 watts), Urban Green Energy (380 watts), Desmex (500 watts)

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e Gram-eollic (1400 watts).

Tendo em vista que os modelos apresentam diferenças construtivas significativas, adotamos

como critério para escolha do equipamento, aquele que apresenta maior capacidade de

geração. Dessa forma, utilizaremos na análise o poste híbrido da empresa Gram-eollic.

4. Estudo de caso teórico

Uma vez delineadas as tecnologias a serem empregadas neste estudo, partiremos para a

análise da viabilidade de implantação de um sistema híbrido eólico-solar, em que serão

apresentadas suas principais características, bem como as vantagens e desvantagens de sua

implantação.

Através dos simuladores disponibilizados pelo CRESESB e com as coordenadas geográficas

da região onde está situado o pátio Jabaquara (latitude – 23.652778º Sul e longitude

46.643056º Oeste), foram calculadas a radiação solar diária média e as médias sazonais de

velocidade dos ventos.

Das verificações, temos que a região está exposta a uma radiação média diária de 3,96

kWh/m². Os ventos atingem velocidade mínima de 3,4566 m/s, no verão, podendo chegar a

máxima de 4,6297 m/s, no inverno.

A Tabela 1 apresenta a distribuição das médias diárias de radiação solar durante o ano.

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média Delta

4,50 5,00 4,06 3,61 3,19 2,94 3,22 3,72 3,75 4,03 5,00 4,53 3,96 2,06

Distância em linha reta do ponto de medição 11,7 km.

Fonte: CRESESB – Programa SunData (2011, adaptada)

Tabela 1: Índices Médios Diários de Radiação na Região do bairro Jabaquara/SP [ kWh/m².dia]

A partir da análise desta tabela, podemos identificar a quantidade de energia possível de ser

gerada na região. Esses índices encontram-se em faixas medianas e baixas de incidência de

radiação solar, porém atendem as especificações de funcionamento do poste. A geração solar

contribui com a menor parcela da produção do equipamento, cerca de 28% da geração.

É válido acrescentar que em relação à energia fotovoltaica, qualquer lugar onde tenha

incidência solar é passível de geração. A diferenciação se dá em relação à quantidade

produzida e não em relação à possibilidade de produção.

A Tabela 2 traz a distribuição sazonal média da velocidade do vento na região.

Dez/Fev Mar/Maio Jun/Ago Set/Nov

3,4566 3,9955 4,6297 4,2862

Distância em linha reta do ponto de medição 0,6 km

Fonte: CRESESB – Programa SunData (2011, adaptada)

Tabela 2: Índices Sazonais de Velocidade do Vento a 50m de altura na Região do bairro Jabaquara/SP [m/s]

Da Tabela 2, temos que a região apresenta baixo potencial de geração eólica para grande

escala, pois a velocidade do vento seria baixa para movimentar grandes hélices. Entretanto,

como se trata de geração em pequena escala e de hélices pequenas, as velocidades

apresentadas são suficientes, tendo em vista que o equipamento exige uma velocidade mínima

de 2,5 m/s.

A partir da constatação da viabilidade teórica de implantação, iniciaremos a discussão em

torno do equipamento determinado pelo critério de maior capacidade de geração.

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Ressalta-se ainda, que por ser uma análise teórica, utilizamos apenas os índices médios de

radiação solar e velocidade do vento. Porém, os locais para implantação de sistemas híbridos

solar-eólico devem ser estudados de forma bastante criteriosa. As características da

velocidade do vento e da radiação solar devem ser examinadas através das variações diárias,

horárias e intersazonais, para se ter certeza de que foram encontradas as melhores condições

de instalação.

O poste híbrido eólico-solar da Gram-eollic é autossuficiente e traz a independência do SIN.

De fabricação nacional, é constituído por um gerador de energia em formato de avião, bateria,

poste metálico e luminárias com lâmpadas LED.

O avião, construído em fibra de carbono, fica preso ao topo do poste e é capaz de girar 360º

em torno de si. Possui nas asas células de captação solar. No bico, hélices e um pequeno

gerador com rotor de imãs permanentes e estatores para a transformação eólica. Logo abaixo

do avião está localizada uma bateria para armazenamento da energia gerada.

A possibilidade de giro de 360º melhora sua eficiência na geração eólica, sendo possível o

auto-ajuste às mudanças de direção do vento, em tempo real e sem necessidade de

controladores, estando sempre perpendicular ao mesmo.

O equipamento é capaz de gerar até 400 watts com a captação solar, 1000 watts com a

captação eólica (REVISTA BRASIL ENGENHARIA, 2010), e possui vida útil de 20 anos

(INOVA, 2010).

Junto ao sistema híbrido, de forma a aumentar a eficiência do conjunto, são empregadas

lâmpadas LED, devido ao seu baixo consumo e por serem ambientalmente corretas. Elas não

contêm substâncias nocivas à saúde e à natureza (chumbo, mercúrio e ácido fluorídrico),

possuem maior rendimento de lumens por watt, são mais fáceis de serem instaladas e dão

pouca manutenção, pois não utilizam reator ou ignitor, e chegam a durar em média 100.000

horas, quatro vezes a vida útil das atuais, de vapor metálico.

Abaixo, na Figura 4, apresentamos o poste híbrido eólico-solar da Gram-eollic.

Fonte: Revista Brasil Engenharia (2010)

Figura 4: Poste Híbrido Eólico e Solar com Avião de Energia desenvolvido pela Gram-Eollic

Características técnicas do equipamento:

Avião fabricado em fibra de carbono, composto de células solares e hélice frontal, gira

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360º.

Bateria suspensa no poste, com autonomia de 70 horas.

Poste galvanizado em aço e epóxi de 12 metros.

Luminária com lâmpada LED de 150 e 250 watts e vida útil de 100.000 horas.

Sensores High Tecnology, desenvolvido pela Gram-eollic, para evitar que as lâmpadas

fiquem ligadas durante o dia.

No ano de 2010 o Metrô consumiu um total de 550 mil MWh, destes, cerca de 410 MWh

foram para iluminação do pátio Jabaquara, 1,1 MWh por noite (considerando um período de

12 horas de funcionamento por noite).

Considerando-se o consumo total de 2010, a iluminação do pátio corresponde a um percentual

aparentemente pequeno, cerca de 0,07% do total, o que já era de se esperar, visto que o grande

consumo da empresa está na operação dos trens.

Este consumo, no entanto, representa um gasto anual de aproximadamente R$ 100.000,00

(considerada a média dos valores pagos por MWh dos meses de outubro, novembro e

dezembro de 2010). Esse valor é relativamente baixo, devido ao fato do Metrô ser um

consumidor livre e comprar energia em alta tensão.

Diante desse contexto, com a implantação do sistema de iluminação pública híbrido, além dos

benefícios ambientais pelo consumo de energia limpa, notamos uma economia de R$

100.000,00 com a conta de energia, a redução de manutenção em torno de 75% e a

diminuição de 43,6% no consumo e necessidade de geração de energia. Isso, sem considerar

os ganhos com a segurança patrimonial da área, com diminuição de estoque, com o marketing

ambiental e os possíveis recursos gerados pelos créditos de carbono.

Apesar do estudo não trazer dados mais específicos da viabilidade econômica da implantação,

estima-se que o investimento se pagaria em aproximadamente cinco anos. Portanto, em 75%

da vida útil o equipamento gera apenas retorno.

5. Considerações finais

É importante ressaltar que o presente estudo é precursor e teórico. Para o correto

dimensionamento do sistema na sua implantação, será necessária uma análise mais detalhada

e precisa das variáveis, o que interferirá diretamente nas análises necessárias para instruir as

decisões, e que estarão diretamente relacionadas ao seu custo final.

Assim como o dimensionamento, o preço de tarifas de energia e os dados de consumo são

orientativos, visto que o Metrô não possui medições específicas para a iluminação pública do

pátio Jabaquara e que as tarifas são variáveis, já que se trata de consumidor livre.

O retorno do investimento real é elevado, mas à época da implantação poderá ser ainda maior,

caso seja considerada uma análise mais efetiva do impacto nos estoques, da utilização de

créditos de carbono e o possível aproveitamento da estrutura já existente, como postes e

fiação.

O sistema permite a expansão conforme haja necessidade, sem grandes custos de adaptação, e

pode ser estendido para a alimentação de câmeras, alarmes, sensores de incêndio, sonoro,

segurança e transmissores via rádio, freqüência, áudio, entre outros.

Outro benefício desse sistema é a independência do SIN. Como a energia é produzida junto à

carga, diminuem-se as perdas na transmissão e distribuição, e diante das melhorias de

processo o custo da energia fica menor.

XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no

Cenário Econômico Mundial Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011.

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A autonomia em relação ao SIN contribui também com o aumento da segurança patrimonial,

pois diante de um possível “apagão”, a área não ficaria sem iluminação e equipamentos de

vigilância, inibindo ações de vandalismo.

Do ponto de vista ambiental, a energia eólica e solar são fontes de geração energética

inesgotáveis, disponíveis em todos os locais, produzem energia limpa, renovável, silenciosa e

segura, diminuindo as emissões de CO2.

Quanto à oportunidade de ganhos com os créditos de carbono, apesar de o sistema implantado

possuir as características para certificação, é necessário avaliar se o custo do processo é viável

financeiramente, visto que os estudos de certificação ainda são muito caros.

Caso não se tenha recursos suficientes para a implantação de todo o sistema, apenas a troca

das lâmpadas já traria um resultado considerável na redução do consumo e,

consequentemente, uma redução nos gastos com a compra de energia. As lâmpadas LED,

apesar de mais caras que as atualmente utilizadas, apresentam muitos benefícios. Dentre eles,

pode-se salientar que a distribuição de luminosidade é mais eficiente, as luminárias possuem

vida útil superior, visto que não estão expostas ao calor excessivo, apresentando menor

desgaste. Além destas vantagens acrescenta-se àquela relacionada à diminuição da

necessidade de manutenção, o que permite reduzir consideravelmente a necessidade de

manutenção de estoque de reposição.

Cabe ainda aqui uma consideração final, pois estima-se que esta pesquisa enfrentou

dificuldades quando procurou avaliar a viabilidade econômica da implantação do sistema.

Devido a dificuldades para a obtenção de dados junto ao fornecedor, esse aprofundamento

não se tornou possível no presente momento.

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