UniSALESIANO
Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium - Araçatuba / SP
Curso de Engenharia de Telecomunicações
Iniciação Científica
Plano de Pesquisa
Estudo da radiação solar e caracterização dos ventos para geração de
energia em sistemas descentralizado na região do Oeste Paulista
Alunos: Angélica Luana Linhares
Orientadores: Prof. Dr. Miguel Edgar Morales Udaeta
Prof. Eng. Msc. Jonathas Luiz de Oliveira Bernal
Co-orientador: Prof. Eng. Msc. José Vital Ferraz Leão
Araçatuba / SP
2011
ÍNDICE
1. RESUMO.....................................................................................................2
2. INTRODUÇÃO..............................................................................................3
3. JUSTIFICATIVA.............................................................................................4
3.1.Geração de energia através sistema fotovoltaico................................7
3.2.Geração de energia através da energia eólica...................................10
4. OBJETIVOS................................................................................................14
4.1. Objetivo geral....................................................................................14
4.2. Objetivos específicos.........................................................................14
5. MATERIAS E MÉTODOS.............................................................................15
6. PLANO DE EXECUÇÃO...............................................................................17
6.1. Cronograma Anual............................................................................17
6.2. Cronograma mensal..........................................................................18
7. RESULTADOS ESPERADOS........................................................................20
8. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA....................................................................21
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1. RESUMO
Este projeto tem como objetivo discriminar e elucidar o uso da energia solar e
eólica de maneira descentralizada, na região oeste paulista que conta com 43
municípios, fazendo um levantamento do potencial através da medição de radiação solar
(W/m2), velocidade do vento (m/s) e direção (Graus), de um sistema meteorológico
que se encontra na cidade de Araçatuba, e está vinculado ao projeto FAPESP nº
03/06441-7, fazendo uma inter-relação entre geração e transmissão de dados coletados e
analise desses dados, verificando como tem sido o aproveitamento do potencial destas
fontes renováveis, da radiação solar e o movimento do ar (ventos) em energia elétrica,
sendo que não há registros oficiais da utilização destas fontes para geração de energia
elétrica na região, tendo carência com relação a pesquisas cientificas e estudos. Em vista
disso, proporcionar o desenvolvimento e a formação de conceitos das formas de
conversão destas fontes energéticas naturais, gerando uma quantificação de custos e
viabilidade diante das dimensões ambiental, social, política e técnico-econômica desta
região visando um desenvolvimento sustentável.
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2. INTRODUÇÃO
Muitos países, inclusive o Brasil, mantêm há alguns anos programas para difundir
as chamadas fontes de energias renováveis, que são aquelas fontes naturais capazes de
se restabelecerem. Com o desenvolvimento de pesquisas e aplicações começaram a
favorecer o chamado grupo “Outras Fontes”, que de 1973 a 2006, teve um aumento de
aproximadamente 500% na participação da matriz energética mundial, segundo a Key
World Energy Statistics da International Energy Agency (IEA), edição de 2008.
Em sua maioria as fontes de energias renováveis têm origem no sol e é revertida
de varias formas, que estão inclusos, o vento (energia eólica), sol (energia solar), mar
(energia das ondas), geotérmica (calor existente no interior da Terra), entre outros.
Mas especificamente, a radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte
de energia para geração de potência elétrica.
A transformação de energia solar em energia elétrica se dá através de dois
processos: a conversão Termoelétrica e a conversão Fotoelétrica. O primeiro é processo
onde através de um equipamento capaz de converter diretamente o calor em
eletricidade, sem a necessidade de um motor ou uma turbina para gerar energia
mecânica. Caracteriza-se pelo surgimento de uma diferença de potencial, provocada
pela junção de dois metais, em condições específicas. No segundo consiste,
basicamente, na emissão de elétrons induzidos pela ação da luz que ao final são
convertidos em energia elétrica, por meio do uso de células solares.
As células solares produzem o efeito fotovoltaico através da radiação solar,
podendo ser: células solares fotovoltaicas, que são desenvolvidas na sua maioria através
do silício, que possuem um custo mais alto, e células solares orgânicas, utilizam
corantes sintéticos, e também utiliza dióxido de titânio como elemento ativo.
Entre os vários processos de aproveitamento da energia solar, os mais usados
atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia elétrica. No
Brasil, o primeiro é mais encontrado nas regiões Sul e Sudeste, devido a características
climáticas, e o segundo, nas regiões Norte e Nordeste, em comunidades isoladas da rede
de energia elétrica.
O Atlas de Energia Elétrica do Brasil (2008, p. 82) enfatiza a participação da
energia solar como pouco expressiva na matriz mundial. Ainda assim, ela aumentou
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mais de 2.000% entre 1996 e 2006. Em 2007, a potência total instalada atingiu 7,8 mil
MW, conforme estudo do Photovoltaic Power Systems Programme, da IEA. Isso
corresponde a pouco mais de 50% da capacidade instalada da usina hidrelétrica de
Itaipu, que é de 14 mil MW.
Pensando no lado da capacidade de geração de energia eólica no Brasil, ela teve
um aumento de 77,7% em 2009, em relação ao ano anterior. Com isso, o país passou a
ter uma capacidade instalada de 606 megawatts (MW), contra os 341 MW de 2008. Já
em meados de março de 2010 este número já chegou a 709 MW em parques eólicos do
PROINFA.
Os dados, divulgados pelo Global Wind Energy Council (GWEC), mostram que o
Brasil cresceu mais do que o dobro da média mundial: 31%.
O sistema eólico propriamente dito é formado de uma junta de componentes que
devem estar harmonizados para assim haver um bom rendimento, que são eles: o vento,
rotor, transmissão e caixa multiplicadora, gerador elétrico, mecanismo de controle,
torre, sistema de armazenamento e transformador.
O aproveitamento destas formas de energia renováveis, solar e eólica, são
importantes na preservação do meio ambiente. Atualmente, a qualidade de vida está
fortemente ligada ao consumo de energia e, como conseqüência desse fato, estima-se
um crescimento anual da demanda em 4% nos países em desenvolvimento nos próximos
anos (Goldemberg, 1998).
O aumento da procura energética, simultaneamente à crescente preocupação das
conseqüências ambientais no consumo de combustíveis fósseis, tem impulsionado
pesquisas no desenvolvimento e uso de tecnologias alternativas de geração de energia,
utilizando fontes renováveis que produzam menor impacto ambiental.
3. JUSTIFICATIVA
O projeto de iniciação científica tem como intento reavaliar o potencial
energético, de forma descentralizada, na área de energia solar e eólica, da Região
Administrativa de Araçatuba, levando em conta a radiação solar e a velocidade dos
ventos, suas variações durante o ano, como tal elas podem ser averiguadas na sua
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extensão e na sua qualidade, a fim de que a sociedade possa, à luz da razão, examinar e
analisar ao máximo os benefícios e as possibilidades a médio e longo prazo de um
aproveitamento eficiente.
Com o desenvolvimento tecnológico produzido no século XX, houve um
crescimento na utilização e um consumo maior dos combustíveis fósseis para
acompanhar o crescimento da economia mundial, acarretando no inicio do século XXI a
necessidade de um desenvolvimento capaz de suprir necessidades da geração atual, sem
comprometer o imprescindível para gerações futuras.
A expansão acentuada do consumo de energia refletiu no aquecimento econômico
e na melhoria da qualidade de vida, tanto o ritmo de atividade dos setores industrial,
comercial e de serviços, quanto à capacidade da população para adquirir bens e
serviços, como automóveis, eletrodomésticos e eletroeletrônicos, trazendo com esta
expansão aspectos negativos:
a. Possibilidade do esgotamento dos recursos utilizados para a produção de energia;
b. O impacto ao meio ambiente produzido por essa atividade;
c. Elevados investimentos exigidos em pesquisas de melhoramento e novas fontes.
A geração de energia no mundo em sua grande maioria é gerada por fontes
tradicionais como petróleo, carvão mineral e gás natural. Essas fontes são poluentes e
não-renováveis, mas no futuro, serão substituídas inevitavelmente pelas fontes
renováveis.
Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis (Carvão, Petróleo e Gás
Natural) a concentração de dióxido de carbono, um dos gases atmosféricos, duplicou
nos últimos cem anos. Neste ritmo e com o abatimento massivo de florestas que se tem
praticado, o dióxido de carbono começará a proliferar levando, muito certamente, a um
aumento da temperatura global, o que, mesmo tratando-se de poucos graus, levaria ao
degelo das calotas polares e a grandes alterações a nível topográfico e ecológico do
planeta. (BORTHOLIN, GUEDES, 2011)
Normalmente o termo efeito estufa é utilizado com uma conotação negativa,
indicando que algo de errado está acontecendo com a temperatura na atmosfera. A terra
possui uma camada de gases capazes de absorver parte da radiação emitida pelo Sol. De
toda a radiação que chega à Terra, apenas a luz visível e parte das ondas de rádio
atingem a superfície da terra sem interferência, enquanto a luz ultravioleta é absorvida
na estratosfera, provocando seu aquecimento. (BUCKERIDGE, 2011)
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O efeito estufa é quem mantém o equilibro térmico da terra evitando que a
superfície terrestre seja coberta de gelo, ou até superaquecida, e vida na Terra, tal como
a conhecemos, seria impossível.
O aspecto negativo do efeito estufa está intimamente ligado à ação do homem. Em
poucas décadas, uma enorme quantidade de gases estufa foi produzida pelo homem
ameaçando alterar seu equilíbrio, o que resultaria na retenção de mais calor sobre a
superfície da Terra.
Os gases mais prejudiciais e que provocam este aquecimento estão citados na
Tabela 1:
Tabela 1 - Gases estufa e suas principais causas
Estudiosos e cientistas já alertavam para os efeitos da deterioração ambiental
provocada pela ação humana desde o início dos anos 90. E o aquecimento global é um
deles, provocado pelo elevado volume de emissão desses gases (GEE), particularmente
o dióxido de carbono (CO2), liberado em larga escala nos processos de combustão dos
recursos fósseis para produção de calor, vapor ou energia elétrica.
Essa preocupação ambiental com nosso planeta tem levado ao desenvolvimento e
aprimoramento de fontes energéticas que produzem uma menor degradação.
E uns dos focos quanto à produção de energia seria atingir a diversificação e, ao
mesmo tempo, a “limpeza” da matriz energética. As iniciativas abrangem tanto soluções
para o aumento da eficiência dos processos quanto à redução dos custos das fontes
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renováveis, de forma a torná-las comercialmente viáveis (Atlas de Energia Elétrica no
Brasil, 2008).
Com um território de 8,5 milhões de quilômetros quadrados, mais de 7 mil
quilômetros de litoral e condições edafoclimáticas extremamente favoráveis, o Brasil
possui um dos maiores e melhores potenciais energéticos do mundo. Conforme Agência
Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, os potenciais hidráulicos, da irradiação solar,
da biomassa e da força dos ventos são suficientemente abundantes para garantir a auto-
suficiência energética do país.
A região Oeste Paulista em foco na proposta deste trabalho apresenta uma área
aproximada de 18.588 km2 (7,48% do total do estado) e é constituída por 43 municípios,
conta com uma insolação intensa, sendo muito rica, em quantidade e diversidade de
recursos.
1.1. Geração de energia através sistema fotovoltaico
Quanto aos sistemas fotovoltaicos, não há grande utilização para geração de
energia elétrica na região, apesar de grande potencial já citado.
As células fotovoltaicas, parte integrada dos sistemas fotovoltaicos que funcionam
a partir do efeito fotoelétrico, e são manufaturadas com fundamentos de vários tipos de
materiais. Os mais utilizados são o silício (Si), o arsenieto de gálio (GaAs), o
disseleneto de cobre e índio (CuInSe2), o telureto de cádmio (CdTe), filmes finos de
sulfeto de cádmio (CdS), o dióxido de titânio (TiO2) sensibilizados por corante, entre
outros materiais semicondutores.
O efeito fotoelétrico, foi descoberto pelo físico francês Edmond Becquerel em
1839, consiste no aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma
estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. Em 1954 os
laboratórios Bell produziram a primeira célula solar de silício, que rapidamente atraiu o
interesse do programa espacial americano, devido à sua vantajosa relação entre potência
por unidade de peso. Aperfeiçoando-se nas aplicações espaciais, a tecnologia
fotovoltaica passou a se espalhar em aplicações terrestres (Patel, 1999).
A energia gerada pela célula fotovoltaica ou célula solar, é aquela que o elétron
recebe do fóton, possibilitando migrar da banda de valência para banda de condução.
Nos semicondutores há uma banda chama de banda proibida, onde não podem existir
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elétrons ou lacunas. Logo, o fóton deve fornecer energia capaz de fazer com que o
elétron ultrapasse a banda proibida.
A eficiência η das células solares é o resultado da relação, expressa em
percentagem, entre a potência entregue pela célula solar e a potência da radiação solar.
Por este motivo, é calculada a partir da potência MPP - Maximum Power Point (PMPP),
da irradiância solar (I) e da área da superfície (A) da célula solar, definido na formula a
seguir:
η=PMPP
A × I
Os principais fatores que influenciam nas características elétricas de um a célula
fotovoltaica é a intensidade luminosa (Figura 1) e a temperatura das células (Figura 2).
A corrente gerada nos módulos aumenta linearmente com o aumento da intensidade
luminosa. Por outro lado, o aumento da temperatura na célula faz com que a eficiência
do módulo caia abaixando assim os pontos de operação para potência máxima gerada.
(CRESESB, 2008)
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Em termos de eficiência de conversão fotovoltaica, a tecnologia de silício
cristalino é, dentre as tecnologias utilizadas em aplicações terrestres para gerar potencia
elétrica, a que apresenta a maior eficiência, em torno de 15% para painéis disponíveis
no mercado. Já as tecnologias de filmes finos são menos eficientes, apresentando um
rendimento de 7% e 10% para painéis comerciais, o que significa que é necessário
quase o dobro da área em painéis solares de filmes finos para obtenção da mesma
energia fornecida pelos painéis de silício cristalino. (Caroline Machado, 2002, p.30)
Para efeito deste projeto será analisado dados coletados através do sistema
meteorológico do projeto FAPESP por um piranômetro modelo CMP3, que possui em
um sensor thermopile dentro de uma cúpula ligada a um cabo. O themopile é coberto
por uma camada absorvente preta. A tinta absorve a radiação e a converte em calor. A
diferença de temperatura resultante é convertida em tensão pelo sistema de cobre do
thermopile.
Com base em dados dos anos de 2010, 2011 e simultaneamente 2012, utilizando
juntamente dados coletados em cidades circunvizinhas que possuem sistemas de
medição de radiação solar, velocidade e direção do vento.
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1.2.Geração de energia através da energia eólica
A energia eólica é outra forma de aproveitamento renovável que vem sendo
explorada com mais intensidade nos últimos anos, devido ao potencial encontrado em
nosso país.
A energia eólica que é denominada energia cinética contida na massa de ar em
movimento (vento), onde são gerados por diferenças de pressão ao longo da superfície
terrestre, e tem origem na radiação solar, isso devido ao fato da radiação solar recebida
na terra ser maior nas zonas equatoriais do que nas zonas polares. Embora, o ar possa
mover-se na direção vertical, a denominação “vento” é comumente aplicada apenas ao
movimento horizontal, paralelo à superfície do planeta (Revista Brasileira de Ensino de
Física, 2008), e como agente meteorológico, atua nas modificações das condições do
tempo, sendo responsável pelo transporte de umidade e de energia na atmosfera.
A velocidade do vento se divide em três componentes: Zona de baixas
freqüências são movimentos de grandes massas de ar; Zonas de altas freqüências
correspondem a poucos segundos e está relacionada com a turbulência atmosférica;
Zona vazia, com muito pouca energia associada.
Por meio do emprego das turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, é
gerada energia elétrica.
Os componentes de uma turbina de eixo horizontal incluem:
Rotor: pás e cubos (suporte)
Sistema de transmissão mecânica: parte rotativas da turbina, eixos (alta e
baixa rotação), caixa multiplicadora, acoplamentos, freios e gerador
elétrico.
Nacele e sua base
Controle de turbina
Suporte estrutural (torre)
Existindo dois tipos de rotores eólicos que diferem quanto ao custo de produção e
eficiência, os rotores de eixo vertical: Darrieus e o Savonius; e os rotores de eixo
horizontais: Multipás e o Tripá.
O aproveitamento da energia eólica depende primordialmente de um fluxo
contínuo de vento com intensidade suficiente para geração energética. (BERNAL, 2009)
A energia ou potencia eólica contida neste fluxo é dada por:
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Peol=12
ρA v3
Onde: ρ é a densidade característica do ar, A é a área varrida pelas pás do gerador
eólico e v é a velocidade do vento.
Os dados obtidos da estação meteorológica fornece uma serie de dados coletados
e amostrados num período de medição, com valores em um intervalo de tempo de 10 em
10 minutos. Considerando apenas os dados de velocidade dos ventos, teremos em um
ano 52.560 dados de velocidade de vento, ou seja, um volume muito grande de dados.
Sendo necessário que esta serie de dados sejam tratada e compactada, para que de forma
mais rápida e direta, seja possível avaliar o potencial eólico.
Um dos métodos usado é o método direto de analise dos dados, onde por meio dos
dados coletados torna-se possível calcular:
A velocidade media V de um determinado período.
V= 1N∑i=1
N
V i
Em que:
N = numero de observações ou registros de velocidades de vento no
período de medição considerado.
Vi = valor médio da velocidade do vento, fornecido a cada intervalo i de
tempo.
O desvio padrão σ V de uma velocidade media individual.
σ V=√ 1N−1 {∑
i=1
N
V i2−N V 2}
A densidade media de potencia
PA
=( 12 ) ρ
1N∑i=1
N
V i3
Em que:
ρ = massa especifica do ar (kg/m3)
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Os estágios para estimativa do potencial eólico pode ser desenvolvido através dos
seguintes passos:
1. Utilização de dados de medição realizada em locais próximos
2. Utilização de mapas ou atlas eólicos – Na maioria dos casos os atlas são
elaborados por organismos governamentais, federais, estaduais e até
municipais, ou também empresas concessionárias de energia elétrica, cada
qual cobrindo sua área de atuação. Diversos trabalhos de levantamento do
potencial eólico vêm sendo conduzidos, entre os que se destacam: Centro
de Pesquisas em Energia Elétrica (CEPEL), Centro Brasileiro de Energia
Eólica (CBEE), Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Os atlas
incluem informações do tipo de terreno, distribuição da direção dos
ventos, velocidade media, parâmetros de distribuição de Weibull para cada
setor de direção dos ventos, dentre outros.
3. Modelos computacionais – Existem uma variedade de programas
computacionais desenvolvidos que podem ser usados para estimar as
condições do vento nos locais vizinhos. Os modelos que se destacam são:
Wasp, Windpro, Windmap, entre outros.
Segundo estudo feito pelo Projeto PIR, sobre potencial energético eólico no Oeste
Paulista temos os seguintes dados: Para a RAA, o potencial máximo de aproveitamento
deve levar em conta a área possível de instalação de fazendas eólicas, considerando o
máximo de cerca de 1,5% da área cultivada, no total de 190 Km2. Utilizando-se de
turbinas de 100 metros de altura e 60 de diâmetro, a distribuição na área considerada
permite a instalação de aproximadamente 1900 turbinas. Notar que o fator de
capacidade depende de uma escolha criteriosa da potência do gerador, podendo-se optar
por uma diminuição do fator de capacidade e aumento da potência disponível por
turbina para aproveitamento do total da energia nas maiores velocidades ou diminuir a
máxima geração para que se distribua no máximo do tempo. O potencial eólico
realizável da região é de 13.215 GWh por ano. Sendo calculado pensando em geração
de energia em grande extensão, como fazendas eólicas. Vemos então que o
aproveitamento racional de potenciais energéticos é essencial para um desenvolvimento
local adequado, pois, ao contrário das grandes zonas urbanas, a região tem a
oportunidade de crescer de forma ordenada, respeitando as premissas do
desenvolvimento sustentável, trazendo mais bem-estar e buscando um futuro melhor
para todos (Estimativa dos Recursos Energéticos da Região de Araçatuba, 2004).
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Dentro desta proposta, duas aplicações distintas para sistemas de geração de
energia elétrica serão analisadas: sistemas híbridos e isolados. Um sistema híbrido de
energia define-se como aquele que utiliza mais de uma fonte primaria de energia e
desconectado da rede convencional, ficando sujeito a disponibilização dos recursos para
gerar e distribuir energia elétrica criando condições favoráveis e com custos baixos,
possibilitando uma diversificação maior de fontes aproveitando melhor as riquezas
naturais, já os sistemas isolados em geral, utilizam alguma forma de armazenamento de
energia, que pode ser feito através de baterias ou na forma de energia potencial
gravitacional. Alguns não necessitam de armazenamento, como no caso dos sistemas
para irrigação.
Com a utilização dos dados coletados na torre meteorológica que são capitados e
enviados para dispositivo que recebe os dados e os transforma em quantidades, será
usado em estudo para aplicação de formas de transmissão e geração destes dados,
possibilitando uma inter-relação entre os temas abordados em telecomunicações e
geração de energia.
A visão do futuro realmente se concentra em fazer com que as fontes renováveis
sejam mais acessíveis e eficientes. E em termos de pesquisas cientificas ainda existem
deficiências quanto a estudos na região sobre potencial energético, e que precisam ser
supridas para um desenvolvimento tecnológico sustentável e favorável para região
Oeste Paulista com potencial vasto na geração de energia elétrica.
Os benefícios para região com estudos e desenvolvimentos na área de energia,
tende a expandir o crescimento econômico, tecnológico, beneficiando tanto o cidadão
que poderá ter acesso a uma energia produzida através da insolação solar muito intensa,
colaborando em produzir menos danos ao nosso planeta, como também beneficiar
pequenas, media e grandes empresas que poderão gerar energia para se uso próprio.
Além de beneficiar o desenvolvimento tecnológico, tanto técnico como mão de obra,
gerando empregos diretos e indiretos para região.
Este projeto propõe ser desenvolvido para a contribuição na análise da região do
Oeste Paulista, constatando seu potencial e deduzindo o quanto desse total tem sido
aproveitado, trazendo uma visualização concreta de custos/benefícios para instalação,
manutenção de todos os equipamentos necessários para geração de energia solar e eólica
de maneira descentralizada, visando o aproveitamento da radiação solar e o movimento
dos ventos.
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4. OBJETIVOS
4.1. Objetivo geral
- Estudar a radiação solar e a caracterização dos ventos como fonte de energia
elétrica na região oeste do Estado de São Paulo, analisando o potencial desta região para
estabelecer viabilidade nas suas diferentes formas de aproveitamento na RAA/SP,
através da medição dos níveis de radiação solar, e medição da velocidade dos ventos e
direção, mostrando suas alterações durante o ano e o seu comprometimento com relação
à geração de energia, utilizando sistema meteorológico que está vinculado ao projeto
FAPESP nº 03/06441-7.
4.2. Objetivos específicos
- Levantar dados coletados da torre meteorológica, velocidade dos ventos e
radiação solar, do sistema que se encontra instalado no UniSALESIANO – Araçatuba,
vinculado do projeto FAPESP nº 03/06441-7, Planejamento Integrado de Recursos na
Região Administrativa de Araçatuba (PIR na RAA), fazendo paralelo com dados
coletados em outras cidades RAA;
- Analisar elementos que envolvem a formação do vento, a chegada da radiação
solar a terra a sua variação, bem como o balanço da radiação, parâmetros
influenciadores no perfil do vento e radiação solar, durante anos analisados de 2010,
2011 e 2012;
- Levantar os equipamentos utilizados na captação, conversão e armazenamento
para pequeno porte de energia solar e energia eólica;
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- Caracterizar aplicações exequíveis na região na geração de energia elétrica
através da energia solar e energia eólica de pequeno porte, em sistemas híbridos e
isolados;
- Avaliar a viabilidade dos sistemas fotovoltaicos, e a aerogeradores de pequeno
porte, visando geração de energia elétrica na região Oeste Paulista;
- Quantificar custos e benefícios para utilização de energia solar por meio das
células fotovoltaicas, para instalação de um sistema de energia eólica na região Oeste
Paulista, tendo em mente produção de pequeno porte.
5. MATERIAS E MÉTODOS
Para o presente estudo, com fins ao esclarecimento sobre o assunto será feita uma
pesquisa bibliográfica analisando textos, artigos, Plano de integração do PIR, retirados
de literatura pertinente, bem como banco de dados, como Scielo, Google acadêmico,
periódicos, e revistas de engenharia indexadas.
Um fundamento na parte teórica será desenvolvido através de artigos, periódicos e
livros na área de energia solar e eólica. Criando a base de como é gerada energia elétrica
através da radiação solar, desde conceitos básicos de radiação solar, as variações
sazonais do S0 (constante solar que representa a quantidade de energia que chega ao
topo da atmosfera) durante o ano, o balanço de radiação durante determinado tempo,
lembrando que a radiação solar global utilizada para balanço de radiação já é fornecido
pela medição do instrumento CMP3 Pyranometer consiste em um sensor thermopile
(Termopilha) dentro de uma cúpula, que mede radiação solar durante tempo de
insolação; fundamentando a evolução da energia solar, os fatores que interferem no
rendimento desse tipo de geração de energia, os tipos de células fotovoltaicas existente
no mercado. Embasando também como são gerados os ventos, modelos de circulação
dos ventos, parâmetros que influenciam no perfil dos ventos, histórico da energia eólica
no mundo e atualidade, tipos de aerogeradores e suas especificações, tipos de rotores,
cálculos de potencial eólico dentre outras periféricos, através dos dados medidos
Anemômetro Met One 034B, para medir a velocidade e direção do vento com cata-
ventos a 10 metros e 30 metros de altura,
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Para analise do potencial energético solar e eólico para pequena produção de
energia elétrica, dados meteorológicos da radiação solar e velocidade/direção dos ventos
serão coletados, referente aos anos de 2010 a 2012, do sistema meteorológico instalados
no campus do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium – UniSALESIANO, na
cidade de Araçatuba, sede da RAA(Região Administrativa de Araçatuba), e também
cidades pertencentes a RAA, como Ilha Solteira, que possui um sistema meteorológico
instalado na Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” que é utilizado
para fins de pesquisas, bem como também Usinas instaladas na região que possuem
sistema de medição meteorológica.
Serão imprescindíveis a analise dos equipamentos utilizados para geração de
energia solar, as células fotovoltaicas, quais tipos de células fabricadas no mercado,
módulos fotovoltaicos, configuração do sistema, dimensionamento de sistemas de
geração fotovoltaicos. Paralelamente extraindo conhecimento dos equipamentos
responsável pela geração de energia eólica, funcionamento do aerogeradores e seus
componentes, tipos de aerogeradores existentes no mercado e seu rendimento,
otimização do sistema de microgeradores.
Como um dos maiores desafios hoje para energia solar e eólica é o
armazenamento desta energia gerada. Será desenvolvido um levantamento das formas
de armazenamento existentes, visualizando os empecilhos encontrados e soluções
viáveis para armazenamento em pequena escala.
Segundo potencial solar e eólico calculado durante a execução do projeto, será
feito a analise dos custos e benefícios para a região oeste paulista, pautado nos sistemas
mais conhecidos no mercado, gerando assim uma visualização da quantidade de energia
gerada e a viabilidade para população da região.
E por fim uma análise final dos resultados obtidos durante o tempo de pesquisa,
com um relatório científico mostrando os resultados obtidos através da medição da
radiação solar e da velocidade e direção do vento, quantificando o potencial energético,
visualizando a viabilidade da energia solar e eólica, de forma descentralizada, para a
região de Araçatuba.
6. PLANO DE EXECUÇÃO
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Considerando-se 12 meses o tempo previsto para a integralização desta pesquisa,
o trabalho proposto é dividido nas seguintes etapas:
Etapa 1. Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias;
Etapa 2. Embasamento teórico das formas de energia solar e eólica, voltado para
geração de energia elétrica;
Etapa 3. Coleta e análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidades dos ventos no município de Araçatuba e de Ilha Solteira, do sistema
meteorológico na universidade UNESP, e cidades circunvizinhas que possuem sistema
meteorológico.
Etapa 4. Analise dos equipamentos utilizados para geração de energia solar e
eólica;
Etapa 5. Funcionamento e aplicação dos sistemas de conversão e
armazenamento de energia solar em energia elétrica; e velocidade dos ventos em
energia elétrica;
Etapa 6. Análise dos custos e benefícios para a região oeste paulista na geração
de energia solar e eólica, voltada para geração de energia elétrica;
Etapa 7. Análise dos resultados e elaboração do relatório final.
6.1. Cronograma Anual
O cronograma baseia-se na ordem em que foram compostas as etapas do plano de
execução, sendo seu período dividido por 6 bimestres completando assim o total de 12
meses.
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6.2. Cronograma mensal
Cronograma mensal das atividades que deveram ser desenvolvidas durante 12
meses, tendo inicio em junho de 2012 e termino em maio de 2013.
MÊSCRONOGRAMA MENSAL
Atividades a serem realizadas
JUNHO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias;
Embasamento teórico das formas de energia solar e eólica, voltado para
geração de energia elétrica; Coleta e análise das informações sobre a
incidência de radiação solar e velocidade/direção dos ventos.
JULHO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias;
Embasamento teórico das formas de energia solar e eólica, voltado para
geração de energia elétrica; Coleta e análise das informações sobre a
incidência de radiação solar e velocidade/direção dos ventos.
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AGOSTO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias;
Embasamento teórico das formas de energia solar e eólica, voltado para
geração de energia elétrica; Coleta e análise das informações sobre a
incidência de radiação solar e velocidade/direção dos ventos, Elaboração
Relatório Técnico Cientifico entregue em outubro.
SETEMBRO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias Coleta e
análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidade/direção dos ventos; Analise dos equipamentos utilizados para
geração de energia solar e eólica; Elaboração Relatório Técnico
Cientifico entregue em outubro.
OUTUBRO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias Coleta e
análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidades/direção dos ventos; Analise dos equipamentos utilizados
para geração de energia solar e eólica; Elaboração Relatório Técnico
Cientifico entregue em outubro.
NOVEMBRO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Coleta
e análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidade/direção dos ventos; Funcionamento e aplicação dos sistemas
de conversão e armazenamento de energia solar e eólica.
DEZEMBRO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias Coleta e
análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidade/direção dos ventos; Funcionamento e aplicação dos sistemas
de conversão e armazenamento de energia solar e eólica.
JANEIRO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Coleta
e análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidade/direção dos ventos; Análise dos custos e benefícios para a
19
região oeste paulista na geração de energia solar e eólica.
FEVEREIRO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Coleta
e análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidade/direção dos ventos; Análise dos custos e benefícios para a
região oeste paulista na geração de energia solar e eólica.
MARÇO
Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Coleta
e análise das informações sobre a incidência de radiação solar e
velocidade/direção dos ventos; Análise dos custos e benefícios para a
região oeste paulista na geração de energia solar e eólica; Análise dos
resultados e elaboração do relatório final.
ABRIL Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Análise
dos resultados e elaboração do relatório final.
MAIO Levantamento bibliográfico e atualização de bibliografias; Análise
dos resultados e elaboração do relatório final.
7. RESULTADOS ESPERADOS
- Dominar do levantamento de dados a partir da torre metereológica, para
determinação do potencial energético.
- Dominar como é feita à transmissão de dados coletados pela torre para o
datalogger, gerando o calculo de potencial;
- Conhecimento específico e particular de como têm sido usada a radiação solar e
os ventos na região Oeste Paulista;
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- Consolidar dados coletados pelo Piranômetro e o Anemômetro, através da sede
de coleta de dados na Universidade Unisalesiano em Araçatuba, do potencial da região;
- Colocar em evidência dados e apontamentos, da viabilidade na região, dos meios
de transformação destas fontes renováveis, solar e eólica, em energia elétrica;
- Publicação de pelo menos um artigo sobre a energia solar e eólica na região
Oeste Paulista.
8. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
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<http://www.ufpel.edu.br/faem/agrometeorologia/RADSOL.pdf>. Acesso em: 16 fev.
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SACCO, F.G.; ASSIS, S.V. Correlação entre radiações solar global medida e
estimada. Congresso Brasileiro de Meteorologia, anais 1980-2006. Disponível em:
<http://www.cbmet.com>. Acesso em: 22 fev. 2010.
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AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (BRASIL). Agência
Nacional de Energia Elétrica – Brasília: Aneel, 2005.
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Ricardo. Atlas brasileiro de energia solar – São José dos Campos : INPE, 2006.
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Energ. Meio Rural 2004. Disponível em: <
http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?
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http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/ee/Efeito_Estufa.html>. Acesso em: 14 de
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setembro de 2011
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