Viabilidade da Produção Local de Aquecedores Solares de ÁguaAplicados em Residências Populares

Paulo M M Araujo; Jugurta R Montalvão, Osiris A V Brazil; Gustavo M. Machado;Marcelo C. Brito*

a Instituto de Tecnologia e Pesquisa/UNIT na Av. Murilo Dantas, Campus II, 300- Farolandia, Aracaju, Sergipe

Resumo

O preço da energia não para de aumentar, e os impactos ambientais associados a atividade da produção de energia também. Aidéia de uma fonte de energia gratuita e não poluente de baixo custo não é nova. Aquecedores solares foram fabricados etestados com objetivo de utilização em residências populares. Três modelos de aquecedores de água diferentes, que utilizamapenas energia solar foram confeccionados. Além de dominar os detalhes de fabricação e de funcionamento dos equipamentosclássicos (os que encontramos no comércio local, importados de regiões mais desenvolvidas ou do exterior), fabricou-semodelos alternativos que impressionam quanto a sua performance, e muito mais importante no reduzido preço dos seusmateriais utilizados. Desenvolveu-se, específico para o estudo de eficiencia, um sistema completo para aquisição de dados debaixo custo e investigou-se nos bairros populares a real necessidade dos equipamentos solares.

Palavras-chaves: Energia solar; Meio Ambiente; Materiais

IntroduçãoOs sistemas de aquecedores com coletores solares, possuem uma série de vantagens em relação ao aquecedor de

água elétrico ou à gás. A energia solar é abundante e gratuita, representando verdadeira economia de energia. Sãoequipamentos que trabalham com segurança produzindo impacto ecológico nulo. Com os recursos aportados pelaFAP-II de 2001, fabricamos três modelos de aquecedores de água diferentes. Além de dominar os detalhes defabricação e de funcionamento dos equipamentos, confeccionamos e procuramos testar um modelo clássico, os queencontramos no comércio local, importados de regiões mais desenvolvidas do Brasil ou do exterior com preçosimpraticáveis com a realidade local, e modelos alternativos que impressionam quanto a sua performance, e muitomais importante, no reduzido preço dos materiais empregados. Um sistema de aquisição de dados foi desenvolvidoespecificamente para as características do projeto, como também foi realizado ainda no âmbito do projeto, umapesquisa bem interessante para obter uma radiografia justamente com as pessoas que moram em bairro popular dagrande Aracaju. Um número total de 174 residências populares, foram investigadas.

Metodologia de TrabalhoSão muitos os desafios e dificuldades encontrados quando procura-se explorar a energia solar em nossa região:

Disponibilidade de material; oficina mecânica especializada capacitada para trabalhar com materiais alternativos;dados confiáveis dos parâmetros físicos ambientais; baixo nível de conhecimento da física do processo em questão;laboratórios com profissionais gabaritados e equipados para propiciar estudos completos destes sistemas deaquecimento de água utilizando energia solar. Enfim, são alguns dos exemplos que pode-se citar.

A meta principal perseguida foi a de estudar a viabilidade de desenvolver um sistema de aquecimento de água queutilize apenas energia solar aplicado em residencias de baixa renda. Uma residencia popular é aqui caracterizada porhabitar 4 pessoas com um ou dois quartos. Aproximadamente 30 litros de água por pessoa é utilizada no banho,totalizando uma demanda diária de 120 litros de água quente para uma casa popular.

Na análise prática, os coletores, as caixas para estocar água quente e distribuir água fria, os aparelhos de medidasfísicas são montados num dispositivo especialmente desenvolvido para fornecer os dados necessários e permitir fazeranálise térmica monitorarando durante o dia a evolução do guanho térmico dos coletores, e a noite acompanhando asperdas térmicas das caixas de água quente. A bancada de teste, após instalação e ajustes de funcionamento dosequipamentos começou a operar utilizando piranômetro (modelo 240-120 SP-LITE silicon pyranometer).

Resultados

Desta forma, dois coletores (PVC e Cobre) foram instalados na bancada de teste, igualmente posicionados,submetidos as mesmas condições ambientais. A eficiência instantânea média calculada a partir de dadosexperimentais foi 50% para o coletor tipo 2 de PVC, contra 42% para o coletor tipo 1 de cobre. O sistema alternativo91% dos dias monitorados registrou uma temperatura média de 48 °C às 6:00 horas da manhã, enquanto o coletorclássico conectado a dupla caixa d’água registrou temperatura média de 38 °C.

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Figura: Monitoramento da radiação solar diária em Aracaju.

ConclusãoOs sistemas de aquecedores com coletores solares, possuem uma série de vantagens em relação ao elétrico e/ou

gás. A energia solar é abundante e gratuita, representando verdadeira economia de energia. São equipamentos quetrabalham com segurança produzindo impacto ecológico nulo.

Apesar da sua curva de eficiêcia ainda não está bem conhecida, em função da resposta obtida para a função águaquente, o coletor do tipo 2 de PVC, combinado com uma caixa de isopor, será uma solução viável aplicado emresidência popular em Sergipe, para aquecer água utilizando exclusivamente energia solar. Estudos indicam tambémque 78% das residencias populares localizadas em bairro periférico da grande Aracaju, sem nenhum trabalho dedivulgação, gostariam de obter um equipamento de baixo custo, de fácil fabricação e ainda mais interessante, não

consome energia elétrica. O pesquisador Brazil, revela em seu trabalho que a população de baixa renda gotaria depossuir um equipamento com características básicas:

reservatótio de água quente (isopor) de 120 litros;área da placa de 1,54 m2 , o equivalente a duas placas de pvc;consumo de 120 litros de água aquecida a 40 °C por dia (quatro à cinco banhos);preço de fabricação do equipamento completo para instalação é de aproximadamente de R$ 100,00.Não é só o utilizador que guanha. No Brasil diferentemente dos outros países, utiliza energia elétrica para

aquecimento da água para banhos. Todo o sistema elétrico nacional, tanto as companhias de geração, quanto as dedistribuição de energia elétrica tambem ganham. Elas poderam fornecer energia de melhor qualidade, investindomenos no superdimensionamento destinado a garantir o fornecimento no horário de pico situado entre 18 e 21 horas,horário de demanda crítico em que a maioria das pessoas retorna para casa e toma banho. Os chuveiros elétricos ouequipamentos elétricos utilizados para aquecer água causam pertubações nas harmônicas de destribuição deeletricidade, gerando ruído no sistema.

Acreditamos muito na possibilidade do Estado de Sergipe vim a ser o campeão da utilização das energiasrenováveis de todo o Brasil. Em especial a energia solar, com pouco investimento, extratégia para desenvolver umaárea tão nobre, pouco ou quase nada explorada, podendo inclusive se destacar como polo de desenvolvimentoregional. Alguns desencadeamentos apotam nesta direção de ponta. Em seguida estão listados alguns dos projetos queora já estão em execução e outros que estão sendo negociados, frutos de parcerias com instituições nacionais(UFSC/Labsolar, PETROBRAS, EMBRAPA) e internacional:

Primeiramente, recomenda-se como etapa seguinte do projeto para fabricações de aquecedores solares de águavoltados para aplicações em residencias de baixa renda para ser incubado tecnológicamente ou adotado por umaempresa junior. Experimentos de campo piloto, em que resultados obtidos com consumidors reais, cada um com suascaracterísticas particulares seriam úteis para levantar parametros mais realistas;

Em parceria com o LABSOLAR (UFSC), INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), a UNIT/ITP(Universidade Tiradentes) está recebendo equipamentos referente a uma estação completa de monitoramentoclimático (Projeto Sonda/swera) com objetivo principal de obter radiografia do potencial solar e eólico do globoterrestre. Está estação está sendo instalada em Itaporanga D’Ajuda-SE e deverá se transfromar em um excelentelaboratório de apoio para vários projetos de pesquisa envolvendo energia solar e eólica, agro-industria,metereológico, meio ambiente etc. Vale salientar que apenas este projeto vai possibilitar um aporte de três vezes maisos recursos aplicados pela FAP no nosso projeto;

Projeto Piloto Nacional ralacionado com refrigeração de prédios utilizando energia solar. OITP/UNIT/LABSOLAR/PETROBRAS estão trabalhando para implementação de uma instalação de ar-condicionadopor absorção de brometo de lítio-água, à energia solar assistido com gás natural. Projeto de Pesquisa, envolvendo asimulação, optimização termodinâmica e econômica compatível com a demanda do ultimo pavimento da novaedificação do curso do Direito da UNIT e/ou um prédio da sede da UNSEAL (PETROBRAS);

Fabricação de Gelo Utilizando Energia Solar aplicado a comunidade de pescador do Baixo São Francisco. UNITem parceria com o LABSOLAR está trabalhando num projeto voltado para produção de gelo em localidade remotasdo Rio São Francisco. Projeto de transferência tecnológica e desenvolvimento para produção de 100KG de gelo pordia, para conservação de pescado. É na realidade uma demanda do Fraunhofer Institut Solare Energie (Alemanha)com contrapartida do lado brasileiro viabilizada pelo CTPETRO ou diretamente com a PETROBRAS;

Projeto para emplementação do Centro Regional de Referencia e Qualificação de Aquecedores Solares dasRegiões Norte e Nordeste. No Brasil existe apenas um destes centros e acretidamos na possibilidade da massivafabricação destes equipamentos solares. UNIT/ITP conjuntamente com o LABSOLAR, CAIXA ECONOMICAFEDERAL e o MCT estão trabalhando para implementação de unidade de teste e caracterização de coletores termo-solares e sistemas de aquecimento solar, em conformidade com as normas ISO e IMETRO;

Secagem de Frutas e Legumes Utilizando Energia Solar. A UNIT/ITP, especificamente o Grupo de Tecnologia deAlimentos conjuntamente com as Cooperativas de Produtores (Lagarto e Plato de Neópolis) tem interesse de trabalharem um projeto de pesquisa e desenvolvimento onde por um lado a secagem por si só agrega valor e por outro ladoevita experdício pois podemos trabalhar com o esxedente de produção;

Produção de Bio-Diesel utilizando energia solar, aplicado a Nandiroba (UNIT);Fabricação de fogão solar utilizando materiais alternativos (UNIT).Todos estes projetos de energia caracteriza-se como vetores de desenvolvimento economico sustentável porque

gera emprego, riquezas e não polui. Obter o apoio do Estado de Sergipe, sobretudo continuar sendo apoiado pelaFAP-SE, é o nosso maior objetivo agora. Vamos dar um Exemplo: A grande parte dos projetos relacionados logoacima, trabalham com coletores solares dos tipos trabalhado nesse mesmo projeto. Observem que um CentroRegional de Referencia e Qualificação de Aquecedores e Sistemas Solares das Regiões Norte e Nordeste em parceriacom o LABSOLAR (UFSC), sabendo que existem apenas um no Brasil (PUC-MG), pode ser efetivamente emparceria com a FAP-SE uma realidade.

Bibliografia

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