Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA) Engenharia Ambiental 1º semestre/2018

Transcrição

1 Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA) Engenharia Ambiental 1º semestre/2018

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3 ENERGIA SOLAR: CARACTERÍSTICAS E AQUECIMENTO Capítulo 5 HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. São Paulo: Ed. Thompson, 2011.

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5 Em 2003 era 9% no mundo segundo o livro texto Fonte:

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10 Objectives : Compare and discuss energy matrixes from different countries. For that, the students will do a survey on the total energy and the electrical energy matrices of the USA and Brasil. DePaul students will do USA, and UNESP students will do Brasil. The survey will have to bring information on the total energy and the electrical energy matrices for 2010 and 2016, with absolute numbers in toe and in percentage from the whole, for the different sources and consumers. The sources will be divided in the following categories: oil, coal, natural gas, biofuels, waste, nuclear power, hydropower, solar, wind, tide, geothermal and others. The consumers will be divided in the following categories: industry, transport, residential, commerce and public services, agriculture, losses, others. The classes will be divided in groups that will prepare the written survey with the collected data. From each class (DePaul and UNESP) one of the groups will not prepare the written survey, but will compare the results from all the other groups and will prepare a final report for their country. These two reports (one for Brasil and one for the USA) will be presented to both classes by their respective professors. The students will have to present a final report expressing their own vision for the world's energy future."

11 March 22 Students from UNESP will be assigned readings on the Brazilian energy matrixes. April 12 The surveys from UNESP s groups are due. April 24 The comparison of the written surveys from UNESP groups is due. April 30. Students from DEPAUL are assigned reading on the US energy matrix. May 7. Energy Matrix of the United States by DEPAUL students. May 17 I will send you the revised final report for the Brazilian matrixes. May 21. DEPAUL student global energy matrix discussion using the Brazilian data from UNESP. May 22. UNESP student global energy matrix discussion using the USA data from DEPAUL. June 12 The student vision for the world's energy future is due.

12 Características da Radiação Solar Incidente A energia solar que atinge a Terra (em uma média anual) varia de kj/m 2 /dia no norte da Europa a kj/m 2 /dia nas regiões áridas próximas ao Equador. No Brasil varia de kj/m 2 /dia na Região Sul a kj/m 2 /dia no sertão do Nordeste.

13 Como é gerada a energia no Sol? A fusão nuclear é um processo em que dois núcleos se combinam para formar um único núcleo, mais pesado. Fonte:

14 Esta reação libera uma quantidade de energia mais de um milhão de vezes maior que a que temos em uma típica reação química, como a queima de gás de cozinha. Esta enorme quantidade de energia é liberada nas reações de fusão porque quando dois núcleos leves se fundem, a massa do núcleo produzido é menor que a soma das massas dos núcleos iniciais. Mais uma vez, a equação de Einstein E=mc2, explica que a massa perdida é convertida em energia, carregada pelo produto da fusão. Fonte:

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18 Fatores que influência a insolação Latitude Posição relativa entre os raios solares e a normal da superfície terrestre Estação do ano Altura do Sol em relação ao horizonte Horário do dia Altura do Sol em relação a superfície terrestre Quantidade de nuvens presentes Barreira à passagem da radiação.

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21 1000,0 ML01 time - radiation ,0 800,0 700,0 radiation [W/m²] 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00 04:48:00 time

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26 Itajubatiba Patos Itaporanga Pedra Branca

27 Histórico

28 Uso solar para aquecimento Sistema ativo: o fluído é circulado por uma bomba ou um ventilador. Sistema passivo: não utiliza fontes externas de energia

29 Água quente solar residencial Podem ser usados sistemas de apoio elétrico

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33 Termossifonamento: a água aquecida possui menor densidade e é levada naturalmente para o boiler que deve estar acima do sistema de aquecimento

34 O aquecimento solar da água exige a construção do reservatório, que é uma espécie de segunda caixa d água, conta Erik Rego, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Esse boiler é apoiado em uma pequena estrutura de tijolos, mais ou menos como uma caixa d água comum. Não dá para fazer um sistema de aquecimento em um telhado de amianto, por exemplo. É preciso uma estrutura mais reforçada, explica o professor. O ponto crítico em relação ao sistema é a tubulação. É preciso um encanamento adaptado à água quente. Um encanamento comum, com tubos de PVC, não é um bom isolante térmico. A água perderia seu calor antes de chegar ao chuveiro. Para que o aquecimento solar desse certo, seria preciso uma tubulação de cobre ou mesmo de novos compostos plásticos, muito mais caros que os canos comuns. Recomenda-se instalar as placas solares em casas que já tenham aquecimento a gás, explica Erik. A troca do encanamento encareceria muito a obra, diminuindo a eficiência econômica do sistema.

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36 Sistemas solares passivos de aquecimento de ambientes Pontos importantes para a eficiência do sistema: Isolamento térmico para minimizar a perda de calor acumulada Coleta de energia por meio de janelas voltas para o Norte (no caso do hemisfério Sul) Estruturas de armazenamento térmico

37 Ganho direto

38 Ganho indireto

39 Estufa anexa

40 Unidades 1 barril de petróleo = 42 galões americanos 1 galão americano = 3,78 l 1 barril de petróleo = 159 l 1 btu = 252 calorias 1 caloria = 4,186 J 1 btu é a quantidade de energia necessária para aumentar em 1 grau F a temperatura de 1 lb de água 1 tep (toe) = 11,63x10 3 kwh 1 hp = 746 W

41 Tarefa de casa para 27/03 Ler capítulo 5 do livro Assistir ao vídeo As Estações do Ano do professor Nuno Machado no youtube Resultado das hidroelétricas