Mudanças entre as edições de "EEN18704 AULA01"

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=Apresentação=
 
=Apresentação=
  
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Primeiramente, eu convido a todos vocês, responderem algumas perguntas:
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Primeiramente, eu convido todos vocês, responderem duas perguntas:
  
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;O que é produção limpa?
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;O que é eficiência energética?
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;Para que serve o desenvolvimento industrial sustentável?
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;O que é energia renovável?
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;É possível mudar o modelo de eficiência energética?
 
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;Hábitos podem ser modificados através do consumo responsável?
 
  
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Nesta unidade curricular, vamos trabalhar com a eficiência energética em edifícios, ver como funciona as pequenas centrais hidrelétricas, também vamos observar os efeitos que a energia tem sobre as mudanças climáticas. Ainda, a energia solar fotovoltaica, o biogás, energia mini eólica e começaremos pela energia solar térmica.
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Nesta unidade curricular, vamos trabalhar com a eficiência energética em edifícios, ver como funcionam as pequenas centrais hidrelétricas, também vamos observar os efeitos que a energia tem sobre as mudanças climáticas. Ainda, a energia solar fotovoltaica, o biogás, energia mini eólica e começaremos pela energia solar térmica.
  
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=Energia Solar Térmica=
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Veja mais: https://pt.wikipedia.org/wiki/Efici%C3%AAncia_energ%C3%A9tica
  
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A energia solar térmica é uma tecnologia que permite a transformação da energia solar em energia útil para aquecer um fluido. A utilização desse fluido determina as aplicações dessa tecnologia. A aplicação mais conhecida, por ser a mais difundida, é o aquecimento de água residencial. Mas há outras possibilidades do uso dessa tecnologia, desde processos industrial em que se precisa de um fluido aquecido, até a produção de eletricidade através de um ciclo convencional de vapor superaquecido.
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=Conteúdo=
  
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==Objetivo==
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*Energia Solar Térmica:
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<center>{{#ev:youtube|7tJ3x0OS4tE#!}} </center>
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*Energia Solar Fotovoltaica
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<center>{{#ev:youtube|BKqBBQdOHu4#!}} </center>
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*Energia Eólica Pequena
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<center>{{#ev:youtube|gyvT3RFemkE#!}} </center>
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*Biogás
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<center>{{#ev:youtube|z-YcatbMYJE#!}} </center>
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*Pequenas Centrais Hidrelétricas
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<center>{{#ev:youtube|Iuy21w8lMuM#!}} </center>
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*Eficiência Energética em Edificios
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<center>{{#ev:youtube|w2YhcCoIQLA#!}} </center>
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*Apresentar um panorama geral das aplicações potenciais da tecnologia solar térmica.
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=Seminários=
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*Compreender a disponibilidade do recurso solar para aplicações térmicas em uma determinada localização, para poder determinar o potencial deste tipo de tecnologia.
 
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*Definir o tipo de sistemas solares térmicos que podem ser instalados em um determinado local e para uma determinada aplicação, identificando seus componentes principais.
 
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*Compreender o modo de operação dos sistemas solares térmicos e sua possível integração em sistemas convencionais.
 
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*Definir e desenhar, de forma elementar, sistemas solares térmicos.
 
  
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=Introdução=
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;Temas propostos:
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:*Energia Solar Fotovoltaica
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:*Energia Eólica Pequena
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:*Pequenas Centrais Hidrelétricas
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:*Biogás
  
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O princípio comum a todos os sistemas solares térmicos é o de que a radiação solar é captada e utilizada para aquecer um fluído (normalmente um líquido, ainda que também possa ser um gás como ar ou CO2).
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;Formação das Equipes:
  
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<blockquote style="background: #FFEEFF; border: 1px solid red; margin-left: 0px; margin-right: 0px; padding: 1em;">
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#Jhony    | 25/11/2015 | [[EEN18704_EEP]] | ''Slides''
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Nota: Os sistemas solares térmicos utilizam a capacidade da radiação solar de aquecer, diferenciando-se claramente dos sistemas fotovoltaicos, que se baseiam na capacidade de certos materiais para transformar, diretamente, a radiação solar em energia elétrica. As diferenças entre estes dois tipos de sistemas solares se referem à tecnologia, aplicações e desenvolvimento, de modo que não podem ser tratados da mesma forma.
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#Alexandre| 02/12/2015 | [[EEN18704_BIO]] | ''Slides''
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#Peter    | 09/12/2015 | [[EEN18704_PCH]] | ''Slides''
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#Robson  | 16/12/2015 | [[EEN18704_ESF]] | ''Slides''
  
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Nos sistemas solares térmicos se utilizam coletores para coletar a energia solar. Há muitos tipos de coletores, mas os mais simples e grandes são os próprios edifícios. Este tema é tratado no módulo intitulado Eficiência Energética na Edificação.
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=Referências=
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Os sistemas solares ativos são aqueles que usam um equipamento específico para captar a energia solar: os coletores solares térmicos. O fluído aquecido pela energia solar que circula por seu interior pode direta ou indiretamente, por meio de um permutador de calor, transferir sua energia ao destino ou aplicação final.
 
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;-Quais são as vantagens específicas da energia solar térmica ativa?
 
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*O impacto ambiental do ciclo de vida dos sistemas solares ativos é praticamente nulo. O uso de carvão, gás, petróleo ou energia nuclear representa um impacto importante sobre o meio ambiente e, portanto, nos fundos públicos e na sociedade. Trata-se de um impacto que não está refletido no custo específico ao usuário, de maneira que as energias renováveis, de modo geral, e os sistemas solares térmicos ativos, especificamente, competem em desigualdade de condições.
 
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*A energia solar está disponível quase em qualquer parte do mundo, o que lhe confere um imenso potencial de aproveitamento, principalmente com sistemas solares térmicos que aproveitam a radiação solar global (sistemas para baixa e média temperatura).
 
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*A energia solar térmica ativa sempre induz uma redução no consumo de energia primaria, podendo ser combinada com quase qualquer sistema auxiliar de respaldo.
 
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*Os sistemas solares térmicos ativos têm um custo previsível, já que o montante principal do mesmo está associado ao investimento inicial, não dependendo de variações ou flutuações do mercado do custo de combustíveis.
 
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==A radiação solar==
 
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O Sol é um enorme reator de fusão nuclear formado por uma esfera de matéria gasosa quente de 1,39 milhões de quilômetros de diâmetro, que constitui a principal fonte de energia para a Terra, situada a uma distancia média de 1,496·108 km. Devido à radiação solar, a temperatura na superfície terrestre é cerca de 250ºC superior à temperatura que existiria na superfície se esta dependesse somente do calor interno.
 
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O Sol radia continuamente uma potência de 3,8·1023 kW, das quais a Terra intercepta 1,7·1014 kW. A energia solar recebida na atmosfera exterior da Terra em um ano se conhece como SERPE (Solar Energy Received Per Year) e corresponde a 1,55·1015 MWh, quantidade que equivale aproximadamente a 12000 vezes a energia consumida no mundo, considerando os dados publicados de produção e consumo energético mundial durante o ano 2005 [British Petroleum, 2006]. Da radiação recebida na superfície exterior, 30% é refletida ao espaço, 47% é absorbido pela atmosfera, mares e Terra para manter a temperatura ambiente, e o restante 23% se usa para manter a convecção atmosférica e o ciclo hidrológico.
 
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==O espectro solar: Componentes da radiação solar==
 
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As diversas formas que apresenta a energia radiante são reunidas no chamado espectro eletromagnético, dividido, por sua vez, em diferentes bandas caracterizadas por suas frequências ou comprimentos de onda. A energia radiante pode ser considerada como um feixe de partículas ou energia luminosa denominados fótons que viajam descrevendo um movimento ondulatório na velocidade de a luz. Cada fóton tem um comprimento de onda, , e uma quantidade de energia, E, relacionadas entre si pela constante de Planck.
 
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Certas bandas de comprimento de onda são conhecidas por nomes especiais. A mais conhecida é o espectro visível, que compreende o intervalo de radiação com comprimentos de onda de 0,38 a 0,75 <math>\mu</math>m. A região infravermelha compreende a radiação com comprimentos de onda de 0,75 a aproximadamente 100<math>\mu</math>m; as ondas de radiação de comprimentos de onda que excedem os 100 <math>\mu</math>m são conhecidas como ondas de radio. A região de radiação com comprimento de onda inferior ao visível compreende regiões do ultravioleta, os raios X e os raios gamma.
 
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<blockquote style="background: #FFEEFF; border: 1px solid red; margin-left: 0px; margin-right: 0px; padding: 1em;">
 
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Nota: A radiação solar é a energia radiante que vem do Sol e em seu espectro podem ser distinguidas igualmente as distintas regiões do visível, infravermelho e ultravioleta. O máximo de intensidade do espectro solar cai no centro do espectro visível que se estende de 0,38 a 0,74<math>\mu</math>m.
 
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</blockquote>
 
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;- A atmosfera terrestre tem alguma influencia sobre a radiação solar recebida na superfície da Terra?
 
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A radiação solar, em seu caminho até a superfície terrestre, sofre ao passar pela atmosfera uma atenuação devido a processos de absorção e de dispersão (ou difusão).
 
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*A absorção da radiação solar na atmosfera, que produz uma redução de sua intensidade, deve-se principalmente ao ozônio da zona ultravioleta do espectro, ao vapor de água e ao dióxido de carbono nas bandas do infravermelho.
 
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*A dispersão da radiação na sua passagem pela atmosfera, fenômeno mais conhecido como scattering, é causada pela interação da radiação com as moléculas de ar, água (vapor ou gotas de condensado) e, de modo geral, com pelas partículas em suspensão. O grau de dispersão dá-se em função do número e tamanho de partículas através das quais a radiação solar deve passar.
 
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A dispersão da radiação solar provoca múltiplas mudanças em sua direção e, junto com a absorção, uma considerável redução de energia. A fração da radiação solar que chega à superfície terrestre sem uma trajetória definida (radiação multidireccional) se denomina radiação solar difusa (Gd). A radiação difusa varia em uma gama de menos de 10% da radiação global, para condições de céu claro e elevações solares altas (meio dia), até o 100% quando o disco solar não está visível devido a presencia de nuvens.
 
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Aradiação solar direta (Gb) é aquela fração da radiação solar que chega à superfície terrestre com uma trajetória bem definida, que une o Sol com o ponto em que está situado o observador na superfície terrestre. Por ter carácter vectorial, pode ser concentrada por lentes ou refletores. Este componente pode significar uma fração de 90% da radiação global em dias muito ensolarados (céu claro), sendo nula em dias completamente cobertos por nuvens.
 
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A radiação refletida (Gr), também denominada albedo, é a radiação que chega a uma superfície determinada como consequência da reflexão da radiação solar no solo ou em superfícies verticais. Normalmente reapresenta uma fração muito pequena da radiação solar global, mas pode chegar a ser algo mais de 40% da radiação global.
 
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A radiação global (G) sobre uma superfície horizontal é a soma destes três componentes.
 
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G = Gb(H)\,+ Gd + Gr
 
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</math>
 
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Onde Gb(H) é a radiação direta sobre o plano horizontal, i.e., Gb·cos, sendo o ângulo de incidência da radiação solar, isso é, o ângulo que forma o vector que une o sol com a Terra e a superfície horizontal correspondente.
 
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Portanto, em um dia ensolarado predominará a radiação solar direta e em um dia nublado, a difusa, enquanto que a refletida depende sempre do ambiente e é muito importante em zonas nevadas ou nas cidades com edifícios altos.
 
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<blockquote style="background: #FFEEFF; border: 1px solid red; margin-left: 0px; margin-right: 0px; padding: 1em;">
 
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Nota: De acordo com componentes da radiação solar a ser utilizados, utiliza-se um tipo ou outro de coletores solares térmicos.
 
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=Balanço energético em um coletor solar térmico=
 
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Nesta seção se descreve, de forma geral, quais são os mecanismos pelos quais é possível aproveitar a energia solar por meio de um coletor solar térmico. Para tanto é necessário conhecer os mecanismos de transferência de energia térmica, bem como os parâmetros que caracterizam ou definem estes mecanismos. Concretando estes conceitos para um coletor solar térmico é possível encontrar quais serão os requerimentos para um funcionamento ideal.
 
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==Funcionamento térmico de um coletor solar térmico==
 
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O funcionamento térmico de qualquer coletor solar térmico está determinado pelo chamado rendimento global, <math>\eta\,</math> , definido como a relação entre a potência térmica que é capaz de proporcionar, ou potência térmica útil <math>P_{util}\,</math>, e a potência procedente do Sol tomada como referencia, <math>P_{solar}\,</math>, isso é:
 
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<math>
 
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\eta = \frac{P_{util}}{P_{solar}}
 
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</math>
 
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A potência térmica procedente do Sol, <math>P_{solar}\,</math>, é o produto da área líquida do coletor que intercepta a radiação solar, <math>A_c\,</math>, e da irradiância solar tomada como referência, <math>E_c\,</math>:
 
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P_{solar}=A_c\,E_c
 
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[1] [https://www.youtube.com/channel/UChuWpCCLVYWAHOYrFeJ23rQ Programa de Capacitação em Energias Renováveis]
  
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Em estado estacionário a potência térmica útil, <math>P_{util}\,</math>, é o resultado do balanço entre a potência energética absorvida pelo receptor, <math>P_{absorbida}\,</math>, e a potência que este perde para o ambiente, <math>P_{perdida}</math>, Nem toda a potência solar, <math>P_{solar}\,</math>, pode ser absorvida pelo receptor. Existe uma série de perdas de energia devidas tanto à geometria e óptica do coletor, quanto às propriedades dos materiais do próprio receptor que devem ser consideradas (Figura 1). Chama-se rendimento óptico, opt, ao fator de correção da potência absorvida pelo receptor a partir da potência solar considerada. Isso é:
 
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P_{absorvida}= \eta\,P_{solar}
 
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</math>
 
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O receptor perde energia ao exterior já que, ao incidir a radiação solar sobre ele, é aquecido, isso é, aumenta sua temperatura com relação à temperatura ambiente. Assim, quanto maior for a diferença de temperaturas entre o absorvente, <math>T_A\,</math>, e o ambiente, <math>T_{\infty}</math>, maiores serão as perdas de energia. As perdas do receptor também devem ser proporcionais à área de intercambio desta
 
−
energia, isso é, à área do absorvente, <math>A_A\,</math>. O fator de proporcionalidade deste conjunto de variáveis é denominado coeficiente global de perdas do receptor, <math>U_L\,</math>, e considera todos os intercâmbios de energia entre o absorvente e o ambiente. Desta forma, pode-se escrever que:
 
−
 
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<center>
 
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<math>
 
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P_{perdida}=U_L\,A_A \left (T_A - T_{\infty}  \right )
 
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</math>
 
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</center>
 
−
 
−
[[Imagem:Fig1_EEN18704.png|center]]
 
−
 
−
A razão de concentração, C, é a relação entre a área líquida do coletor que intercepta a radiação solar, <math>A_c\,</math>, [Kreith&Kreider, 1978], e a área do receptor, <math>A_A\,</math>, (área de perdas de energia ao ambiente exterior).
 
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−
=Referências=
 
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[1]
 
  
 
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Edição atual tal como às 09h30min de 2 de dezembro de 2015

Apresentação

Primeiramente, eu convido todos vocês, responderem duas perguntas:

O que é eficiência energética?
O que é energia renovável?

Nesta unidade curricular, vamos trabalhar com a eficiência energética em edifícios, ver como funcionam as pequenas centrais hidrelétricas, também vamos observar os efeitos que a energia tem sobre as mudanças climáticas. Ainda, a energia solar fotovoltaica, o biogás, energia mini eólica e começaremos pela energia solar térmica.

Veja mais: https://pt.wikipedia.org/wiki/Efici%C3%AAncia_energ%C3%A9tica

Conteúdo

  • Energia Solar Térmica:


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  • Energia Solar Fotovoltaica


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  • Energia Eólica Pequena


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  • Biogás


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  • Pequenas Centrais Hidrelétricas


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  • Eficiência Energética em Edificios


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Seminários

Temas propostos
  • Energia Solar Fotovoltaica
  • Energia Eólica Pequena
  • Pequenas Centrais Hidrelétricas
  • Biogás
Formação das Equipes
  1. Jhony | 25/11/2015 | EEN18704_EEP | Slides
  2. Alexandre| 02/12/2015 | EEN18704_BIO | Slides
  3. Peter | 09/12/2015 | EEN18704_PCH | Slides
  4. Robson | 16/12/2015 | EEN18704_ESF | Slides

Referências

[1] Programa de Capacitação em Energias Renováveis


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