ENERGIA SOLAR NAS CIDADES Isabel Salamoni, Arquiteta e Urbanista, Dra. Eng. 1
Matriz energética mundial FONTES DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA BRASIL 4,60% 2,70% 1,40% 0,10% 8,40% Hidráulica Nuclear 3,20% 2,50% 77% Gás Natural Carvão e Derivados MUNDO Derivados do Petróleo Biomassa Eólica 6,0% 2,0% 16,0% Hidráulica RENOVÁVEL: 87% Importação 41,0% 15,0% Nuclear Gás Natural 20,0% Carvão e Derivados Apelo do Brasil para o uso de FRE é diferente! RENOVÁVEL: 18% Derivados do Petróleo Outros 2
Matriz energética brasileira Plano Nacional de Energia 2030 (MME, 2007), o consumo de energia elétrica em 2030 poderá se situar entre 950 e 1.250 TWh/ano => 428 TWh/ ano (2009). Elevando o potencial hidroelétrico para 80%, pode não ser suficiente! Exploração da hidroeletricidade => Fatores ambientais, sociais e de custos (T&D.) Necessidade de novas fontes de energia => geração descentralizada! 3
Matriz energética brasileira 4
Matriz energética brasileira CUSTOS EVEITADOS COM A GERAÇÃO DISTRIBUÍDA 5
Matriz energética brasileira O Brasil é o mais avançado país da América do Sul => desenvolvimento das fontes renováveis de energia => dimensão continental (47% da área da América do Sul), fontes naturais abundantes e ao clima. Fontes Renováveis de Energia no Brasil => Pequenas centrais hidroelétricas (PCHs), energia eólica, à biomassa e à energia solar
A energia Solar Energia Solar Térmica: utiliza o calor do sol para o aquecimento de água. Energia Solar Fotovoltaica: Geração direta de energia elétrica pelo efeito fotovoltaico. 7
A energia Solar Concentradores solares térmicos para geração de energia elétrica => geração indireta de energia elétrica. Alta temperatura - Produção de vapor para movimentar as pás de uma turbina acoplada a um gerador elétrico
A energia Solar Fotovoltaica (FV) Alta tecnologia, mas é simples de utilizar. Não poluente e fonte renovável. Não produz ruído. Baixa manutenção. Operação desassistida. Altamente confiável => uso em satélites. Instalações desde baixa potência (W) até MW. Característica modular: o sistema pode ser ampliado conforme a necessidade. 9
A energia Solar Fotovoltaica (FV) FUNDAMENTOS DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA Radiação solar Forma de transferência de energia advinda do Sol, através da propagação de ondas eletromagnéticas. radiação direta radiação difusa radiação devida ao albedo Efeito Fotovoltaico Conversão direta da energia da luz (espectro visível) em energia elétrica. Célula fotovoltaica elemento que realiza a conversão 10
A energia Solar Fotovoltaica (FV) ELEMENTOS FOTOVOLTAICOS Célula fotovoltaica - dispositivo elementar especificamente desenvolvido para realizar a conversão direta de energia solar em energia elétrica. Módulo fotovoltaico - Unidade básica formada por um conjunto de células solares, interligadas eletricamente e encapsuladas, com o objetivo de gerar energia elétrica. Painel fotovoltaico - Um ou mais módulos fotovoltaicos inter-ligados eletricamente, montados de modo a formar uma única estrutura. Células Módulos Painel
A energia Solar Fotovoltaica (FV) Módulos de silício cristalino Tecnologia tradicional Silício monocristalino (m-si) e silício policristalino (p-si) 12
A energia Solar Fotovoltaica (FV) Módulos de filme fino Novas tecnologias Silício amorfo (a-si) Telureto de cádmio (CdTe) Disseleneto de cobre e índio (CIS) Disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS) Silício micromorfo (μcsi/a-si) 13
A energia Solar Fotovoltaica (FV) Filmes finos => maior integração com a edificação. 14
A energia Solar Fotovoltaica (FV) Eficiência de conversão m-si 12-15 % p-si 11-14 % a-si 6-8 % CdTe 7-10 % CIGS 9-11 % µ-si ~ 8-9 % Escolha da Tecnologia Aspectos energéticos Aspectos arquitetônicos Estética Aplicação Área disponível potência instalada (Wp) Maior eficiência menor área Eficiência Estética Área 15
Ângulo em relação à horizontal Critérios para o dimensionamento do sistema solar fotovoltaico (FV) Máximo rendimento: Módulos orientados para o norte verdadeiro. Inclinação dos módulos igual à latitude local. Azimute em relação ao Norte Potencial de geração anual em cada ângulo e azimute, em relação ao posicionamento ideal para Florianópolis. Fonte: Santos e Rüther, 2009. 16
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Módulos fotovoltaicos podem ser integrados às edificações: Na fachada => Brises, parede cortina, janela, substituição ou sobreposição de elementos de revestimento; Na cobertura => substituição ou sobreposição de elementos de revestimento (telhas), iluminação zenital. 17
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Na fachada: Parede cortina convencional 18
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Na fachada: Parede cortina modulada 19
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Na fachada: Substituição de elementos de revestimento 04 20
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Na fachada: Substituição de janela 21
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Na fachada: Brise 22
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Na cobertura Substituição ou sobreposição de elementos de revestimento 23
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação 24
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação 25
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Vauban Freiburg / Alemanha 26
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Vauban Freiburg / Alemanha 27
Estratégias de integração de módulos fotovoltaicos com a edificação Vauban Freiburg / Alemanha 28
A energia Solar Fotovoltaica (FV) Tipos de sistemas fotovoltaicos Sistemas Isolados normalmente são instalados em locais sem acesso à rede elétrica Sistemas Conectados à Rede - Sistemas dispersos integrados a edificações urbanas geração descentralizada, consumo junto ao ponto de Planta centralizada grande agrupamento de painéis fotovoltaicos 29
A energia Solar Fotovoltaica (FV) SISTEMA ISOLADO Ilustração de integração de um sistema fotovoltaico isolado Inversor: CC => CA Cargas CA 30
Sistemas isolados no Brasil: exemplos SISTEMA ISOLADO Sistemas FV Isolados Acre Xapurí Módulos (p-si) - 3X85Wp 2 Baterias estacionárias 150Ah 31
Sistemas isolados no Brasil: exemplos SISTEMA ISOLADO Sistema de Iluminação de Emergência UFSC Rampas de acesso ao auditório Módulos rígidos (a-si) - 6 x 64Wp - instalados verticalmente na fachada norte - forma alusiva à figura do Sol Controlador de carga e 2 baterias estacionárias 12V/220Ah UFSC Posto de Energia Solar Motocicleta Elétrica Painel - 6 x 64Wp (a-si) Controlador de carga 8 baterias estacionárias 12V/220 Ah 32
A energia Solar Fotovoltaica (FV) SISTEMA CONECTADO COM A REDE ELÉTRICA Ilustração de integração de um sistema fotovoltaico interligado com a rede elétrica pública Modelo da TARIFA-PRÊMIO Gerador solar vende TUDO o que produz (recebendo a tarifa-prêmio) e compra TUDO o que consome (pagando a tarifa de sua classe tarifária) Esse modelo de procedimento evita a competição e a oposição da concessionária. 33
Sistemas conectados à rede no Brasil: exemplos SISTEMA CONECTADO COM A REDE ELÉTRICA Grupo ZEPPINI - São Bernardo do Campo SP 34
Sistemas conectados à rede no Brasil: exemplos SISTEMA CONECTADO COM A REDE ELÉTRICA Grupo ZEPPINI São Bernardo do Campo SP 35
Sistemas conectados à rede no Brasil: exemplos SISTEMA CONECTADO COM A REDE ELÉTRICA UFSC Centro de convivência 36
A energia Solar Fotovoltaica (FV) O PORQUÊ DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA? Tecnologia com maior crescimento no mundo Adicionados em 2010 = 17GWp Potência mundial instalada = 40GW Alemanha é líder = 44% da capacidade instalada mundial Sist. conectados à rede = 90% do consumo anual de geração FV 37
Produção Mundial (MWp) Panorama fotovoltaico mundial Sistemas fotovoltaico => impulso crescente a partir de 1996 => programas de incentivo, em especial os programas alemão, espanhol e japonês. B 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Produção mundial anual de módulos fotovoltaicos incluindo todas as tecnologias e todos os fabricantes 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Ano Photon International 38
Custo da tecnologia fotovoltaica 39
Panorama fotovoltaico mundial No Brasil... Predomínio dos sistemas isolados => Luz para Todos Sistemas conectados à rede na maior parte são projetos de pesquisa instalados em Campi universitários. Ainda alto custo da tecnologia (2,5 /Wp instalado) => paradigma de que essa energia é viável apenas para aplicação em países desenvolvidos ou para aplicação em áreas isoladas. 40
Nova Regulação da ANEEL Objetivo Facilitar o acesso da geração distribuída com até 1MWp de fonte incentivada Sistema de Compensação de Energia Alteração no Prodist conexão de mini e microgeração Desconto na TUSD e TUST Alteração da Resolução Normativa nº 77/2004 Centrais geradoras FV com até 30 MW de potência injetada Primeiros 10 anos = desconto de 80% Depois = desconto de 50%. 41
Mercado Residencial x Paridade Tarifária 42
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV 6 projetos no BIG/ANEEL = 1,09 MW (potência fiscalizada) Conclusão de mais 2 projetos acima de 300 kw até o final de 2011 43
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Iniciativa América do Sol Disseminação de informação CONHECIMENTO Website www.americadosol.org Apresentações em seminários Materiais informativos Incentivo a projetos no setor privado e público
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Projeto Estádios Solares Megawatt Solar Eletrobras Eletrosul Potência :1MWp Minas Solar 2014 Cemig Potência : 1,4 MWp Pituaçu Solar Coelba Potência: 400kWp 45
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Megawatt Solar Projeto piloto para o Projeto Estádios Solares Implantação de uma planta de Geração Solar Fotovoltaica com potência instalada de aproximadamente 1 MWp (1.038 kw) Geração esp. 1,2 GWh por ano = consumo anual de 680 residências Primeiro projeto conectado a rede de grande porte a ser implantado em prédio público brasileiro Ser o ponto de partida na difusão da instalação de geradores solares fotovoltaicos integrados à arquitetura da edificação Desenvolver o mercado de energia solar no Brasil focado em agregação de valor das empresas compradoras da energia 46
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Megawatt Solar Venda de Energia para o Mercado Livre Vantagens de desconto na TUSD Mercado que pode usufruir melhor dos ganhos de marketing da energia verde Mix de energia pacotes de 100 MWh/ano para cada cliente a fim de minimizar o impacto do alto valor da energia Parceiros Instituto Ideal UFSC GTZ KfW 47
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Mineirão Solar Projeto de instalação de uma usina fotovoltaica no Estádio do Mineirão, em Belo Horizonte Cemig em parceria com o governo de Minas Gerais Capacidade Instalada: 640 a 1.400 kwp Redução de emissões de CO2 estimadas: 300 e 600 ton/co2 por ano Planeja comercializar a energia gerada Parceiros Instituto Ideal UFSC GTZ KfW 48
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Pituaçu Solar Projeto de instalação de uma usina fotovoltaica no Estádio de Pituaçu, em Salvador (BA) Coelba em parceria com o governo do Bahia Capacidade Instalada: 400 kwp (tecnologia de filme fino) Planeja comercializar a maior parte da energia gerada Parceiros Instituto Ideal UFSC GTZ 49
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Projeto Estádios Solares Estudos de Viabilidade em execução 50
Projetos e iniciativas do Brasil para a disseminação da energia solar FV Projeto Estádios Solares Estudos de Viabilidade em execução 51
Obrigado pela atenção! isalamoni@gmail.com Instituto IDEAL R. Lauro Linhares, 2123 sala 503ª - Trindade T +55 48 3234-1757 www.institutoideal.com.br 52