UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS CURITIBA ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA / ELETROTÉCNICA

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1 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS CURITIBA ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA / ELETROTÉCNICA BRUNO GONÇALVES DE LIMA RAYSA ROOS HACK REBECCA BARRETO AVENÇA COMPARAÇÃO DOS NIVEIS DE IRRADIAÇÃO APRESENTADOS POR DIFERENTES FONTES DE DADOS NO ESTADO DO PARANÁ E DETERMINAÇÃO DO POTENCIAL DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA EM CURITIBA E REGIÃO METROPOLITANA. TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO CURITIBA 2014

2 2 BRUNO GONÇALVES DE LIMA RAYSA ROOS HACK REBECCA BARRETO AVENÇA COMPARAÇÃO DOS NIVEIS DE IRRADIAÇÃO APRESENTADOS POR DIFERENTES FONTES DE DADOS NO ESTADO DO PARANÁ E DETERMINAÇÃO DO POTENCIAL DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA EM CURITIBA E REGIÃO METROPOLITANA. Proposta de trabalho de conclusão de curso de Graduação apresentado a disciplina de metodologia aplicada ao TCC, do Curso Superior de Engenharia Industrial Elétrica Ênfase Eletrotécnica do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica (DAELT) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Eletricista. Orientador: Prof. Msc Gerson Maximo Tiepolo CURITIBA 2014

3 3 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO TEMA Delimitação do Tema PROBLEMAS E PREMISSAS OBJETIVOS Objetivos Gerais Objetivos Específicos JUSTIFICATIVA PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ESTRUTURAS DO TRABALHO CRONOGRAMA REFERÊNCIAS... 10

4 4 1 INTRODUÇÃO O aumento da demanda e consumo de energia elétrica decorrente do progresso tecnológico e do avanço no desenvolvimento humano em conjunto com a real possibilidade da redução da oferta de combustíveis convencionais, e o aumento da preocupação com o meio ambiente, estão alertando à sociedade que as fontes alternativas de energia são uma boa opção para esta nova fase. Muito se tem falado sobre o aproveitamento da energia solar no planeta. A energia solar fotovoltaica tem sido nos últimos anos, uma das formas de energia renováveis mais investidas globalmente. (FIEP, 2013) Segundo MATTOS (2009) o mundo vem observando um crescimento muito acentuado no consumo de energia e muitas unidades geradoras foram construídas. De acordo com Rüther (2004) o potencial da energia solar fotovoltaica no Brasil é muitas vezes superior ao consumo total de energia elétrica do país, ou seja, diariamente incide sobre a superfície da terra mais energia vinda do sol do que a demanda total de todos os habitantes do país. Atualmente, há uma necessidade crescente de energia elétrica, tanto nos ramos industriais quanto residenciais (CHRISTOFOLI, 2011). Visando esse crescimento abundante, ainda em seus primeiros passos, mas com imenso potencial, a geração que aproveita a irradiação solar (fotovoltaica), a força dos ventos (eólica) e a biomassa, se tem no Brasil o cenário ideal para desenvolver- se. (ANEEL, 2013). Segundo a EPE (2012), do ponto de vista estratégico, o Brasil possui uma série de características favoráveis, tais como, altos níveis de irradiação e grandes reservas de Quartz de qualidade. Tais fatores aumentam a atração dos investidores e o desenvolvimento interno. Além disso, se tratando de uma nova tecnologia, sob a ótica de investimentos, sua entrada no mercado, inclui níveis de risco e custo superiores aos observados nas tecnologias atualmente utilizadas. Neste sentido, reconhecendo suas vantagens e também seus desafios, desenvolve-se esta pesquisa para encontrar um meio de incentivar a energia solar na cidade de Curitiba e região metropolitana.

5 5 1.1 TEMA Comparação dos níveis da irradiação apresentados por diferentes fontes de dados como o Atlas Brasileiro de Energia Solar, com os valores encontrados em estações climatológicas no estado do Paraná pelo SIMEPAR e pelo INMET Instituto Nacional de Meteorologia e determinar o potencial de geração fotovoltaica em Curitiba e Região Metropolitana Delimitação do Tema Analise dos dados de irradiação obtidos por diferentes tipos de fontes de dados, que serão utilizados para determinar o potencial de geração fotovoltaica em Curitiba e Região Metropolitana. 1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS Existem várias fontes com dados de irradiação, como por exemplo o ATLAS Brasileiro de Energia Solar, INMET e o SIMEPAR, os quais serão as fontes a serem comparadas nesta pesquisa. Como cada uma tem uma metodologia, medição e calibração específicas, não se sabe ao certo qual destas fontes têm os dados mais confiáveis que podem ser utilizados para projeção de sistemas fotovoltaicos. Com base nos valores de irradiação encontrados nestas três fontes, é possível projetar os valores de energia elétrica gerada num sistema fotovoltaico implantado, como o Escritório Verde. Desta forma, comparando-se aos valores de energia estimada com os valores reais obtidos pelo sistema em operação, é possível determinar qual é a fonte de dados de irradiação mai confiável. Com base nisto, pode-se estimar o potencial de geração de energia elétrica por fonte solar fotovoltaica em Curitiba e região metropolitana.

6 6 1.3 OBJETIVOS Objetivos Gerais Desenvolver um estudo para identificar entre as fontes de irradiação disponíveis, qual é a que possui dados mais confiáveis e determinar o potencial de geração de energia elétrica por fonte solar fotovoltaica em Curitiba e região metropolitana Objetivos Específicos Pesquisar e levantar dados de irradiação solar dos últimos dois anos no Paraná, consultando os dados das fontes disponíveis, como o SIMEPAR, o INMET e o ATLAS Brasileiro de Energia solar; Comparar esses dados obtidos e apontar as diferenças entre eles, para termos uma informação mais precisa para o desenvolvimento do estudo; Comparar análise realizada entre as diferentes fontes, com os dados reais de geração de energia elétrica obtidos do Escritório Verde, para verificação de qual base de dados se aproxima mais dos dados encontrados no Escritório Verde. Buscar uma cidade européia com características de consumo de energia elétrica e população similar à Curitiba, com capacidade instalada de usina fotovoltaica expressiva, e através de uma análise comparativa, determinar o potencial fotovoltaico que poderia ser explorado em Curitiba. Determinar qual a geração de energia elétrica estimada para Curitiba e região metropolitana em função do potencial determinado; Verificar o quanto representaria esta geração estimada de energia elétrica por fonte solar fotovoltaica na demanda de energia elétrica do estado do Paraná. 1.4 JUSTIFICATIVA A Energia solar é uma ótima opção, pois é abundante, permanente, renovável, e, além disso, não polui e nem prejudica o ecossistema. Além disso, a

7 7 radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes. A maior parte da energia elétrica brasileira é proveniente das usinas hidrelétricas, que representam 75,68% (ANEEL, 2008) da capacidade instalada de energia elétrica, mas que ocasionam consideráveis impactos ambientais. A produção de energia elétrica a partir de células fotovoltaicas tem perspectivas promissoras, pelo fato de não termos garantia de que existirá petróleo, carvão e rios com capacidade de geração para sempre, sendo cada vez mais usada no mundo, principalmente em países europeus. Aliado a isto, o preço das células fotovoltaicas está diminuindo devido à demanda propiciando a sua aplicação principalmente em ambientes urbanos, em forma de geração distribuída. Dentro da matriz elétrica tem-se geração e demanda de energia. Considerando que a geração por fonte hidráulica, que é a mais usada no Brasil, pode se tornar insuficiente ao longo dos anos, e como a demanda de energia está em um elevado ritmo de crescimento, faz-se necessário do uso de outras fontes de energia. A partir do momento em que é conhecido o potencial de geração fotovoltaica em Curitiba, com um possível aumento de demanda, podemos não somente utilizar energia por fonte hidráulica, como também por fonte fotovoltaica, pois está cada vez mais viável o uso desse tipo de energia. 1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Primeiramente será feito uma pesquisa de referencial teórico utilizando como material de apoio livros, artigos, revistas e dissertações. Consultar o ATLAS Brasileiro de Energia Solar, e obter os dados que serão usados com referência para comparação dos dados obtidos por outras fontes de informação, como o INMET e o SIMEPAR. Com esses dados obtidos, comparar e apontar as diferenças entre eles. Com base em dados reais de geração de energia elétrica obtidos do Escritório Verde, verificar qual base de dados possui informações mais próximas aos dados do Escritório Verde.

8 8 Pesquisar uma cidade da Europa, com potencial fotovoltaico expressivo e características similares à Curitiba, e a partir dela, projetar o potencial fotovoltaico de Curitiba. Estimar os valores de geração de energia elétrica por fonte solar fotovoltaica em Curitiba e região metropolitana para o potencial determinado anteriormente. Considerações finais e trabalhos futuros. 1.6 ESTRUTURAS DO TRABALHO Este Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) será composto das seguintes etapas: 1ª Etapa: Revisão Bibliográfica Para esta etapa será feito um breve levantamento do material bibliográfico sobre geração de energia fotovoltaica, bem como seus tipos, aplicações, formas de instalação e vantagens. 2ª Etapa: Levantamento de dados Será feito uma pesquisa para conseguir os dados do INMET e do SIMEPAR e será consultado os dados do ATLAS Brasileiro de Energia Solar. 3ª Etapa: Comparação dos dados Esta etapa será destinada para a comparação dos dados obtidos, com apresentação de gráficos e tabelas. 4ª Etapa: Índice de irradiação no Paraná Será determinado o potencial de geração de energia fotovoltaica em Curitiba e região metropolitana e o índice de irradiação no Paraná. 5ª Etapa: Pesquisa cidade similar Para esta última etapa será feita uma pesquisa para achar uma cidade, provavelmente na Europa, que seja similar a Curitiba para comparar o potencial fotovoltaico.

9 1.7 CRONOGRAMA 9

10 REFERÊNCIAS ANEEL - AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELETRICA. Disponível em: < Acesso em: Dezembro, CHRISTOFOLI, Bruno de Andrade. Superação das barreiras ambientais à expansão das energias alternativas limpas. São Paulo: Jornal da energia, Disponível em: <http://www.jornaldaenergia.com.br/artigo_ler.php?id_artigo=47>. Acesso em: Dezembro EPE - EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA -. Análise de Incerção da Geração Solar na Matriz Elétrica Brasileira. Ministério de Minas e Energia - MME. Brasília - DF FIEP -FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS DO ESTADO DO PARANÁ. Disponível em: <http://www.fiepr.org.br/observatorios/energia/freecomponent21893content shtml>. Acesso em: Dezembro, MATTOS, J. M. D. B. Desenvolvimento de uma Estrutura de Estágio Único de Baixo Custo e Alto Rendimento para Injetar Potência de um Módulo Fotovoltaico na Rede de Baixa Tensão. Curitiba: UTFPR - DIBIB, RÜTHER, R. Edifícios Solares Fotovoltaicos: o potencial da geração solar fotovoltaica integrada a edificações urbanas e interligada à rede elétrica pública no Brasil. 1. ed. Florianópolis: Editora UFSC - LABSOLAR, v. Único, 2004

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