UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO CURSO DE ADMINISTRAÇÃO PÚBLICA ANDERSON HENRIQUE EDUARDO PRADO LUCAS BRITO OZIEL MENDONÇA PROJETO DE VIABILIZAÇÃO DO USO DE ENERGIA SOLAR COLETOR SOLAR SEROPÉDICA RJ 2014
PROPOSTA PARA UTILIZAÇÃO DE RECURSO ENERGÉTICO ALTERNATIVO E SUSTENTÁVEL DENTRO DA UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO - CAMPUS DE SEROPÉDICA. PROJETO DE VIABILIZAÇÃO DO USO DE ENERGIA SOLAR COLETOR SOLAR O Presente documento tem o objetivo de propor alternativa de utilização de energia limpa e sustentável no Pavilhão de Aulas Teóricas na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro campus de Seropédica UFRRJ. Orientador: Profº. Dr. Breno de Paula A. Cruz SEROPÉDICA RJ 2014
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO...1 2. OBJETIVOS...2 2.1 OBJETIVO GERAL...2 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO...2 3. REFERÊNCIAL TEÓRICO...2 3.1 TIPOS DE ENERGIA RENOVÁVEL...2 3.2 IMPORTÂNCIA DA UTILIZAÇÃO / SUSTENTABILIDADE...3 3.3 SOBRE A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA...3 3.4 SOBRE A EFICIÊNCIA ECONÔMICA...4 3.5 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DA ENERGIA SOLAR...4 3.6 VANTAGENS...4 3.7 DESVANTAGENS...5 3.8 BENEFÍCIOS A LONGO PRAZO...5 4. BRAINSTORMING - DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO...6 4.1 DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO...7 5. PLANO DE AÇÃO...8 5.1 EQUIPAMENTOS A SEREM UTILIZADOS...9 5.2 TABELA: PLANO DE AÇÃO...10 6. STAKEHOLDERS...11 6.1 TABELA STAKEHOLDERS...12 7. QUADRO DE RISCOS...14 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...15
1.1. INTRODUÇÃO Diariamente incide sobre a superfície da terra mais energia vinda do sol do que a demanda total de todos os habitantes de nosso planeta em todo um ano. Dentre as diversas aplicações da energia solar, a geração direta de eletricidade através do efeito fotovoltaico se apresenta como uma das mais elegantes formas de gerar potência elétrica. Desde o surgimento das primeiras células solares fotovoltaicas, de elevado custo e utilizadas na geração de energia elétrica para os satélites que orbitam nosso planeta, as tecnologias de produção evoluíram a tal ponto que se tornou economicamente viável em muitos casos a sua utilização em aplicações terrestres, no fornecimento de energia elétrica a locais até onde a rede elétrica pública não foi estendida. (RUTHER, 2004, p.8) O aumento da demanda e consumo de energia decorrente do progresso tecnológico e do avanço no desenvolvimento humano (caracterizado por parâmetros socioeconômicos) são apontados como os fatores mais importantes na aceleração das alterações climáticas e ambientais observadas e descritas pela comunidade científica. O crescimento do consumo de energia mais que triplicou após a Revolução Industrial e estudos recentes mostram uma tendência de crescimento da demanda energética em consequência da recuperação econômica nos países em desenvolvimento (PEREIRA 2006, p. 9). Com o propósito de sanar a sensação de insegurança e riscos de acidentes causada pelas constantes faltas de energia no campus da UFRRJ, mais especificamente no Pavilhão de Aulas Teóricas PAT, observou-se a necessidade de propor a implementação de um sistema de iluminação de emergência que respondesse a estas necessidades, de forma sustentável. 1
2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL O objetivo deste projeto é propor à UFRRJ a implementação de um projeto piloto de iluminação de emergência no prédio do Pavilhão de Aulas Teóricas PAT, a partir da captação de energia solar, utilizando a tecnologia de painéis fotovoltaicos. 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO a) Coletar dados técnicos sobre os diferentes tipos de energias renováveis; b) Selecionar os equipamentos apropriados ao projeto; c) Identificar os pontos vulneráveis de iluminação no pavilhão de aulas teóricas - PAT; d) Instalar painéis fotovoltaicos sobre os prédios do pavilhão de aulas teóricas - PAT; e) Instalar nos principais locais de acesso (escadas, rampa e estacionamento) do pavilhão de aulas teóricas - PAT pontos de iluminação de emergência. 3. REFERÊNCIAL TEÓRICO 3.1TIPOS DE ENERGIA RENOVÁVEL Energia renovável é a que vem de recursos naturais, são inesgotáveis e em sua maior parte são dependentes da luz solar. Segundo JÚNIOR (2007, p.13) existe alguns tipos, como: Energia solar: Embora boa parte das energias renováveis tenham sua origem no sol, e por esse motivo possam ser chamadas de energia solar, este termo se refere ao aproveitamento direto da luz do Sol para produção de calor ou eletricidade. Energia eólica: Energia eólica é aquela gerada pelo vento. Desde a antiguidade este tipo de energia é utilizado pelo homem, principalmente nas embarcações e moinhos. Atualmente, a energia eólica, embora pouco utilizada, é considerada uma importante fonte de energia por se tratar de uma fonte limpa (não gera poluição e não agride o meio ambiente). Biomassa: Bioenergia é a energia que foi armazenada em materiais por coisas vivas. Um exemplo cotidiano de bioenergia é a queima de madeira. Madeira é produzida pelo crescimento das árvores e contém substância altamente inflamáveis. 2
Energia hidráulica: A energia hidráulica ou energia hídrica é a energia obtida a partir da energia potencial de uma massa de água. A forma na qual ela se manifesta na natureza é nos fluxos de água, como rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda d'água. Pode ser convertida na forma de energia mecânica (rotação de um eixo) através de turbinas hidráulicas ou moinhos de água. Energia geotérmica: Energia geotérmica, também conhecida como geotermal, é aquela gerada através do calor proveniente do interior da Terra. Esse calor é transformado, na usina geotérmica, em eletricidade. Células de combustível: Uma célula de combustível é um dispositivo eletroquímico que converte a energia química de um combustível diretamente em eletricidade. 3.2 IMPORTÂNCIA DA UTILIZAÇÃO / SUSTENTABILIDADE De acordo com Gonçalves (2013): um metro quadrado de coletor solar, evita o corte de 215 quilos de lenha, 66 litros de diesel, 55 quilos de gás por ano, além de impedir a inundação de quase 56 m² de terras férteis, devido às construções das hidrelétricas e impede a construção de usinas nucleares. Dentre as diversas aplicações da energia solar, a geração direta de eletricidade através do efeito fotovoltaico se apresenta como uma das mais elegantes formas de gerar potência elétrica (RUTHER, 2004, p.8). 3.3 SOBRE A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA O uso de um recurso energético praticamente inesgotável como a energia solar vem se tornando cada vez mais importante, principalmente diante do atual cenário energético em nosso país, onde os principais reservatórios de água estão abaixo dos níveis de segurança, o que obriga o governo a fazer uso das custosas e poluentes termoelétricas, segundo dados do SEBRAE o sistema de geração de energia fotovoltaica pode reduzir em até 80% os gastos com energia elétrica. 3.4 SOBRE A EFICIÊNCIA ECONÔMICA É importante salientar que a necessidade de manutenção do sistema de geração de energia fotovoltaica é mínima, além do que os painéis solares são cada vez mais potentes, ao 3
mesmo tempo que seu custo vem decaindo, o que torna cada vez mais a energia solar uma alternativa economicamente viável. Worldwatch Institute aponta rápido crescimento das fontes renováveis, com o consumo de energia solar subindo 58% e o de eólica 18% em 2012, sendo que apenas em painéis fotovoltaicos já são 100GW instalados Uma nova coletânea de dados sobre as fontes alternativas de energia demonstra que apesar dos investimentos terem caí do no ano passado, a tendência é de um crescimento acelerado da instalação e do uso das renováveis. Produzida pelo Worldwatch Institute, a publicação afirma que o investimento global em energia solar foi de US$ 140,4 bilhões em 2012, uma queda de 11% com relação ao ano anterior. Já em eólica foram US$ 80,3 bilhões, uma redução de 10%. No entanto, como o preço dessas tecnologias está cada vez mais barato, mesmo com menos injeção de recursos a capacidade instalada segue aumentando rapidamente. (RIOSVIVOS, 2009) 3.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DA ENERGIA SOLAR 3.6 VANTAGENS A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controle existentes atualmente. As centrais necessitam de manutenção mínima. Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável. A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala, não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão. Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e em locais longe dos centros de produção energética sua utilização ajuda a diminuir a procura energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão. (PORTAL-ENERGIA, 2009) 3.7 DESVANTAGENS Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climatérica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção 4
alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia. Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de Inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade. As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas por exemplo aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), e a energia hidroelétrica (água). Os painéis solares têm um rendimento de apenas 25%. (PORTAL-ENERGIA, 2009) 3.8 BENEFÍCIOS A LONGO PRAZO De acordo com Pereira (2006, p. 10,11) a utilização da energia solar traz benefícios a longo prazo para o país, viabilizando o desenvolvimento de regiões remotas onde o custo da eletrificação pela rede convencional é demasiadamente alto com relação ao retorno financeiro do investimento, regulando a oferta de energia em períodos de estiagem, diminuindo a dependência do mercado de petróleo e reduzindo as emissões de gases poluentes na atmosfera como estabelece a Conferência de Kyoto. Existe um grande leque de possibilidades a médio e longo prazo para aproveitamento dessa abundante forma de energia renovável, que vai desde pequenos sistemas fotovoltaicos autônomos até as grandes centrais que empregam energia solar concentrada, ou a sistemas de produção de hidrogênio para utilização em células de combustível para a produção de trabalho com emissão zero de CO2. 5
4. BRAINSTORMING - DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO Com a necessidade de propor um sistema de iluminação de emergência, visando inovações tecnológicas e a escassez de recursos, o grupo coletor solar da Rural Sustentável, definiu em seu diagrama de causa e efeito, como efeito, a inexistência de uma visão sustentável no sistema de iluminação do Pavilhão de aulas teóricas - PAT. Visando olhar para o futuro, onde a sustentabilidade tem importância fundamental para as próximas gerações, decidimos iniciar esse projeto a partir de uma iluminação de emergência nos quatro prédios do Pavilhão de aulas teóricas - PAT, visto que já está em pleno funcionamento um sistema tradicional de iluminação, mas com constantes quedas de energia. Historicamente todo o Campus de Seropédica - UFRRJ, sofre com os apagões constantes, sem que nenhum projeto tenha sido formulado para sanar o problema, sob diversas alegações, dentre elas a burocracia, por serem projetos que fogem aos padrões convencionais precisam de muitos documentos e análises sem a certeza de que a verba seja garantida, evidenciando que os gestores não acompanham as possibilidades de novos tipos de energias e acabam utilizando os recursos de maneira equivocada com tecnologias tradicionais que já tem sua eficiência questionada a muito tempo, por serem extremamente agressivas ao meio ambiente como é o caso das hidrelétricas, termoelétricas etc. 6
4.1 DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO Burocracia Má gestão dos recursos Desinformação sobre os tipos de energias Hierarquização exagerada Problemas com licitações Falta ou verba insuficiente sustentáveis Falta atualização e visão de mundo Inexistência de uma visão sustentável no sistema de Comodismo Inviável, por ser muito moderno Falta de comunicação entre iluminação do PAT Falta de uma iniciativa Achar que é inútil os departamentos Desconhecimento Pensamento de que do problema não há necessidade 7
5. PLANO DE AÇÃO Com o objetivo de propor à UFRRJ a implementação de um projeto piloto de iluminação de emergência no prédio do PAT, a partir da captação de energia solar, utilizando a tecnologia de painéis fotovoltaicos, o grupo coletor solar, desempenhará as ações descritas no Plano de Ação, conforme quadro a baixo. A primeira ação é a coleta de dados técnicos sobre os diferentes tipos de energias renováveis (energia solar, eólica, biomassa, hidráulica, geotérmica e células de combustível), para analisar os vários tipos, as características positivas e negativas, e a sua possível viabilidade técnica e utilizar a que mais se adapta às necessidades do projeto, seja na eficiência, benefício e viabilidade técnica. Utilizaremos a biblioteca para a consulta de livros especializados e a internet por meio de sites seguros e confiáveis para coletarmos todos os dados referentes ao projeto. Em seguida selecionaremos os equipamentos e seus componentes (coletor fotovoltaico, regulador de carga, bateria, lâmpadas led) mais apropriado ao projeto, para modificar o mínimo possível o layout do prédio, preservando suas carcterísticas e obtendo maior eficiência. Esta seleção será por meio de pesquisas em locais que possuem o sistema. Diante disso identificar-se-á os pontos vulneráveis de iluminação no PAT, para que se possa fazer uma distribuição adequada dos mesmos, quantificando os coletores e seus componentes para dimensioná-los de forma precisa, através de investigação baseado na observação dos locais e parecer técnico do corpo docente do curso de arquitetura e urbanismo da UFRRJ. Após identificados os pontos vulneráveis, segue-se então com a instalação dos painéis fotovoltaicos e demais componentes (regulador de carga, bateria, lâmpadas led) sobre os quatro prédios do PAT, onde há maior incidência de radiação solar e porque são equipamentos essenciais para o funcionamento do sistema, e também por ser um local restrito aos profissionais especializados, preservando o equipamento do contato com terceiros, para que não haja danos. Em sequência à etapa anterior, instalar-se-à nos locais pré definidos (escadas, rampa e estacionamento do PAT) os pontos de iluminação de emergência, para maximizar o potencial de iluminação do sistema, através de profissionais especializados cedidos pela empresa fornecedora. 8
5.1Quantidades de equipamentos a serem utilizados no pavilhão de aulas teóricas: Coletor Regulador Bateria Luminárias Lâmpadas solar de carga LED Prédio 1 1 1 1 4 4 Prédio 2 1 1 1 4 4 Prédio 3 1 1 1 4 4 Prédio 4 1 1 1 4 4 TOTAL 4 4 4 16 16 9
5.2 TABELA PLANO DE AÇÃO AÇÃO O QUE? POR QUE? COMO? QUANDO QUEM? ONDE? 1 2 3 4 5 Coletar dados técnicos sobre os diferentes tipos de energias renováveis Selecionar os equipamentos apropriados ao projeto Identificar os pontos vulneráveis de iluminação no PAT Instalar painéis fotovoltaicos e demais componentes (regulador de carga, bateria, lâmpadas led) sobre os prédios do PAT Instalar nos principais locais de acesso do prédio do PAT, pontos de iluminação de emergência Para analisar os vários tipos existentes Para obter maior eficiência Para fazer uma distribuição adequada dos pontos de iluminação Porque são equipamentos essenciais para o funcionamento do projeto Para maximizar o potencial de iluminação do sistema Fazendo pesquisas e consultando livros especializados Fazendo pesquisas em locais que possuem o sistema Através da observação no local e parecer de profissional especializado Através de profissionais especializados Através de profissionais especializados Todos os integrantes do grupo Todos os integrantes do grupo Arquiteto/ urbanista da UFRRJ Funcionários da empresa fornecedora Funcionários da empresa fornecedora Em sites e literaturas especializados Em sites e literaturas especializados PAT PAT escadas, rampa e estacionamento do PAT QUANTO CUSTA? 10
6. STAKEHOLDERS O projeto consiste em propor à UFRRJ a implementação de um projeto piloto de iluminação de emergência no prédio do PAT, a partir da captação de energia solar, utilizando a tecnologia de painéis fotovoltaicos. São essenciais ao nosso projeto os seguintes Stakeholders: a equipe do projeto, a equipe de viabilidade econômica, Reitoria, a Pró-reitoria de assuntos estudantis e as empresas envolvidas na execução técnica do projeto. Abaixo, apresentaremos os cinco principais Stakeholders e sua função no projeto: Equipe do projeto coletor solar Sua função é desenvolver tecnicamente o projeto, coletar dados técnicos, estabelecer objetivos, delimitar o plano de ação, avaliar os eventuais problemas e as soluções mais adequadas e estabelecer uma ligação direta com os outros atores; Equipe de viabilidade Econômica e Financeira Sua função é, por meio dos dados da equipe do projeto solar, contatar empresas e fornecedores, buscar orçamentos e analisar a viabilidade econômica; Reitoria Vital importância para a implementação do projeto. Por meio da aceitação e autorização dela que o projeto se materializará; PROGRAD Orgão superior da UFRRJ responsável diretamente pelo PAT. Pró-reitoria de assuntos estudantis Como representante dos assuntos relacionados aos estudantes, é fundamental que estejam cientes do projeto, pois o projeto atenderá os estudantes, além dos demais usuários do PAT; Empresas para executar o projeto São os atores fundamentais, pois vão fornecer e instalar os equipamentos, ou seja, irão executar o projeto. 11
6.1 TABELA STAKEHOLDERS Stakeholders Grau de Relação Contato(s) Representante(s) Impacto Existem Quais? importância com a saída Problemas de do projeto comunicação? Equipe do Projeto coletor solar Equipe de viabilidade Alta Direta ozieluf@ufrrj.br Oziel Alto Não Alta Direta silvinhacpd@yahoo.com.br Silvia Duarte Alto Não Reitoria Alta Direta gabinete@ufrrj.br Profª. Ana Maria D. Soares PROGRAD Alta Direta (021) 2682-1112 Profª Lígia Machado Alto Alta Não Não Pró-reitoria de Alta Direta Telefax: (0xx21) 2682-1795 Profº Cesar Alta Não assuntos estudantis Augusto da Ros Empresas para executar o projeto Alta Direta Tabela abaixo Tabela abaixo Alta Não 12
Nome Contatos Endereço Ebes Empresa Brasileira de energia solar Tel: (11) 2988-0003 Rua Neuza, 433 jd. Canhema Diadema Puello Energia Solar Telefones: (24) 3343-3676 E-mail: contato@puello.com.br Endereço: Rua 02, nº 19, Bairro Conforto - Volta Redonda / RJ Unitron Tel: (11) 3931-4744/ Fax: (11) 3932-5432 Rua Balsa, 601 Vila Arcádia CEP: 02910-000 São Paulo - SP 13
7. QUADRO DE RISCOS O objetivo deste projeto é propor à UFRRJ a implementação de um projeto piloto de iluminação de emergência no prédio do PAT (Pavilhão de aula teórica), a partir da captação de energia solar, utilizando a tecnologia de painéis fotovoltaicos. O quadro a seguir mostra alguns riscos que podem acontecer no decorrer da implementação do projeto de utilização de energia de fotovoltaica, primeiro, com um número ainda pequeno de empresas especializadas no mercado, corre-se o risco de se ter as opções de escolha dos equipamentos limitada, assim como o risco de adquirir equipamento de qualidade inferior por não haver uma variedade de empresas fornecedoras, o que dificulta a comparação de materiais disponíveis no mercado. Também há o risco de, após a implementação, ocorrer a deterioração dos equipamentos por falta de manutenção adequada, tendo em vista a necessidade de pessoal qualificado para executa-la, assim como existe também o risco da rápida obsolescência dos equipamentos devido a evolução constante das tecnologias relacionadas ao projeto. Evento Número insuficiente de empresas especializadas neste tipo de tecnologia Adquirir equipamento de qualidade inferior Risco de deterioração dos equipamentos. Rápida obsolescência dos equipamentos Probabilidade da ocorrência Motivo / causa Impacto no projeto Média Média Baixa Baixo Limita as opções de escolha e dos equipamentos. Pelo fato de ser uma tecnologia relativamente nova e não estar amplamente difundida no mercado. Falta de manutenção adequada. Rápida evolução de novas tecnologias. Médio Médio Médio Baixo 14
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS INSTITUTO CARBONO BRASIL. Capacidade fotovoltaica global aumentou 900% em cinco anos. Ecoa, publicado em 05/08/2013. Disponível em: http://www.riosvivos.org.br/noticia/capacidade+fotovoltaica+global+aumentou+900++em+c inco+anos/18624. Acesso em: 27/04/2014 PORTAL ENERGIA. Vantagens e desvantagens da energia solar. Portal energia energias renováveis. Publicado em 22/03/2009. Disponível em: http://www.portalenergia.com/vantagens-e-desvantagens-da-energia-solar/. Aceso em: 27/04/2009. SEBRAE-SC. Fabricação e montagem de coletores e energia solar. Sebrae, Santa Catarina. Disponível em: http://www.sebrae-sc.com.br/ideais/default.asp?vcdtexto=3862&%5e%5e>. Acesso em: 28 de abril de 2014. RUTHER, Ricardo, Edifícios Solares Fotovoltaicos. Ed. UFSC / LABSOLAR. Florianópolis 2004. PEREIRA,Enio, Atlas Brasileiro de Energia Solar. Ed. INPE. São José dos Campos 2006. JÚNIOR, Ângelo, Energias renováveis. Ed.CERPCH. Itajúba 2007. 15