Energia e Meio Ambiente UFAM - Ementa, Datas de Provas e Tópicos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 10 e 12092024 Atividade em sala data Prova P1 prevista para dia 15102024 e Prova P2 prevista para 05122024 Prova final prevista dia 12122024 Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Contabilidade das emissões e dos impactos ambientais Uma trajetória do setor elétrico brasileiro A importância da energia elétrica na forma de organização da vida das nações e dos indivíduos é crescente desde o começo da sua exploração comercial nos EUA e na Europa no final do século XIX No Brasil a relação aos fatos históricos e aos interesses e influências políticas e econômicas que levaram o setor elétrico brasileiro à sua atual configuração O ambiente onde está imerso este setor elétrico apresenta desafio constante seja na implantação geração e distribuição de energia nos dias atuais A proposta de estudo ou pesquisa do campo organizacional do setor elétrico brasileiro devem levar em consideração o ambiente onde atuam seus principais atores sociais em um país em desenvolvimento cujos fatores são diferentes dos países onde os estudos empíricos contribuíram para o desenvolvimento da teoria institucional Coleta de dados Deve ser considerado na abordagem qualitativa um levantamento histórico do campo organizacional do setor elétrico brasileiro durante sua formação e estruturação Para análise é importante que os levantamentos sejam de fontes de indivíduos de notória competência que exerceram ou exercem relevantes funções nesse setor tendo participado de diversos acontecimentos marcantes do setor elétrico Compreendem ainda artigos publicados teses e dissertações entrevistas no meio de comunicação O quadro abaixo resume as principais etapas da história do setor elétrico quando são definidos os principais incidentes críticos no final dos anos 1930 1945 1962 1979 1992 e 2002 A capacidade instalada de energia elétrica no Brasil de 1890 a 1930 aumentou 6170952 Lima 1983 o que atendia às necessidades do país O conceito de capacidade instalada é Energia Potência x Tempo e fornece a soma das potências máximas de todas as máquinas instaladas no país e que geram energia elétrica num determinado instante Logo quanto maior a capacidade instalada maior a quantidade de energia disponível para o consumo Fig Principais acontecimentos 18801930 Principais acontecimentos 193145 A presença do Estado Análise da formação e estruturação do setor elétrico brasileiro Período de 1880 a 1930 monopólio privado A energia elétrica surgiu no Brasil em 1880 simultaneamente ao início de seu uso comercial no estrangeiro O início da utilização da energia elétrica no Brasil foi limitado a alguns serviços públicos e à atividade fabril que demonstra a inexistência de qualquer campo organizacional A chegada do grupo Light ao Brasil primeiro em São Paulo em 1899 e depois no Rio de Janeiro em 1905 foi resultado da disponibilidade de recursos estrangeiros para investimentos previsto na cláusula ouro que permitia às concessionárias corrigir suas tarifas pela depreciação da moeda o que era particularmente relevante em momentos de grave crise cambial Cmeb 1995b o grupo Light adquiriu de forma fácil e rápida as empresas nacionais provocando um intenso processo de fusão de empresas de energia elétrica visando ao crescimento do seu mercado UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 A quebra da Bolsa de Valores de Nova York em 1929 atingiu o sistema capitalista propagandose para outros países inclusive o Brasil onde culminou com a Revolução de 1930 quando a derrota das oligarquias regionais conduziu Getúlio Vargas ao poder O governo Vargas modificou o papel do Estado que passou a ter uma atuação nacional acima dos interesses regionais A figura abaixo apresenta os principais acontecimentos do setor elétrico entre 1931 e 1945 Cmeb 1995b Fig Principais acontecimentos 193145 Quando em 1937 Getúlio Vargas dá um golpe e institui um regime autoritário denominado Estado Novo restringe ainda mais a movimentação das empresas estrangeiras ao mesmo tempo que cria condições para a expansão do mercado interno Logo o abastecimento da energia elétrica começa a apresentar dificuldades já que nem o capital estatal nem o privado realizam os investimentos para atender à demanda de energia do país O problema de importar equipamentos e dispor de recursos financeiros externos devido à II Guerra Mundial conduziu o governo federal a criar em 1939 o Conselho Nacional de Águas e Energia Elétrica Cnaee subordinado à Presidência da República que ficou responsável por todos os assuntos pertinentes ao setor elétrico No âmbito federal foi criada em 1945 a primeira empresa estatal federal de geração de energia elétrica a Chesf para atender à demanda da região Nordeste uma região crítica de oferta de energia Com os principais atores sociais eou organizações Fig Principais atores sociais no setor elétrico 1945 A Light e a Amforp continuavam a exercer grande influência no setor e seus interesses prevaleciam sobre as demais organizações existentes A preocupação inicial do Cnaee foi regular coordenar uma política de racionamento Cmeb 1995b Em 1936 surge a primeira associação de classe a Associação Brasileira de Concessionárias de Energia ABCE que representa as empresas concessionárias de energia elétrica A falta de investimentos por parte das principais empresas de energia elétrica instaladas no país não deixou alternativa ao governo federal senão o de conferir ao Estado a responsabilidade pelo desenvolvimento do setor elétrico sob pena de comprometer o crescimento do país apesar de a União não dispor dos recursos financeiros necessários para investir Nessa situação o crescimento da capacidade instalada do Brasil nesse período foi de apenas 7227 Cmeb 1995a Período de 1946 a 1962 Estado indutor O fim da II Guerra Mundial em 1945 repercutiu em todo o mundo iniciandose uma nova ordem democrática no mundo ocidental que no Brasil levou à deposição do regime ditatorial de Vargas e à realização de eleições presidenciais vencidas por Dutra Fig Principais acontecimentos ocorridos no período relacionados com a história do setor elétrico 1946 1962 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Em 1951 foi eleito Getúlio Vargas podem ser visto em duas fases Na primeira ainda em 1951 empenhouse pelo desenvolvimento econômico do país por meio da criação da Comissão Mista BrasilEUA CMBEU com duração menos de 2 anos Em seguida a criação em 1952 do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico BNDE Cmeb 1995b Na segunda fase sem obter os recursos externos Getúlio Vargas não teve alternativa senão encaminhar ao Congresso projetos que visavam à reorganização institucional da infraestrutura produtiva No setor elétrico os mais importantes foram aqueles que criaram fundos setoriais para investir no setor e o que propunha a criação da Eletrobrás que seria uma empresa holding das empresas federais de energia elétrica O Governo de Juscelino Kubitschek em 1956 O governo Kubitschek foi marcado por um acelerado crescimento econômico inclusive com prioridade para os projetos do setor de energia elétrica quando foram construídas várias usinas hidrelétricas fundada a segunda empresa geradora federal de energia Furnas com financiamento do Banco Mundial criado o Ministério de Minas e Energia MME O modelo institucional do setor começou a mudar em 1962 com a criação das Centrais Elétricas Brasileiras SA Eletrobrás que já nasceu como uma grande empresa controlando Furnas e a Chesf além de outras empresas apesar de contrariar entre outros interesses nacionais Chesf e Furnas e internacionais Light e Amforp Fig Principais atores sociais no setor elétrico 1962 No setor elétrico brasileiro o campo organizacional continuava em expansão apesar de aumentarem os relacionamentos entre seus principais atores sociais em especial entre a Eletrobrás suas empresas controladas e o MME A Light e Amforp continuavam a ser as organizações que ainda concentravam maior influência já que seus interesses continuavam tendo ascendência sobre as demais organizações Cmeb 1995b Período de 1963 a 1979 modelo estatal A partir da criação da Eletrobrás começou um novo período na história do setor elétrico que teve integral apoio tanto político quanto econômico do regime militar instaurado em 1964 A figura 8 apresenta os principais acontecimentos do setor elétrico brasileiro entre 1963 e 1979 Fig Principais acontecimentos 1963 1979 O setor elétrico foi contemplado com diversas ações como a criação da correção monetária que possibilitou a correção dos ativos das empresas bem como foi reajustado o valor da tarifa de energia elétrica que fizeram crescer o volume de recursos financeiros disponíveis para investimento no setor Particularmente o caixa da Eletrobrás foi reforçado pela transferência dos recursos geridos pelo BNDE e pela administração dos montantes advindos de receitas extratarifárias A nacionalização do setor elétrico começou em 1964 com a aquisição pela Eletrobrás de todas as empresas do grupo Amforp Esse processo foi concluído em 1979 com a compra da Light encerrando a participação dessas duas empresas estrangeiras no setor elétrico nacional Em seguida as empresas que pertenciam à Amforp e atuavam no âmbito estadual passaram para o controle de seus respectivos governos estaduais reforçando sua influência como importantes atores sociais Em 1968 o governo federal criou a Eletrosul geradora no sul do país e em 1973 a Eletronorte geradora no norte do país Para consolidar o novo modelo estatal foi promulgada em 1973 a Lei de Itaipu que entre outras medidas criou a Itaipu Binacional passando controle desta e daquelas empresas para a Eletrobrás UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Nota No governo Geisel foi estabelecida a equalização tarifária com a criação da Reserva Global de Garantia RGG como o fundo que sustentava a igualdade de tratamento tarifário a todos os consumidores em todo o território nacional e que era administrado pela Eletrobrás Essa medida significava que empresas de distribuição rentáveis teriam que ceder parte de sua lucratividade para empresas com menor rentabilidade o que provocou reações contrárias dos governos estaduais que possuíam empresas concessionárias de energia superavitárias Houve ainda o esforço para a construção de Itaipu Brasil e o Paraguai entre 1975 e 1982 até hoje uma das maiores usinas hidroelétricas do mundo cujo aporte de recursos foi realizado integralmente pela Eletrobrás e o tratado firmado entre Brasil e Alemanha para a construção de oito usinas nucleares para evidenciar a matriz energética idealizada à época para o setor elétrico Fig Campo organizacional do setor elétrico 1979 Fonte construção de Itaipu httpswwwyoutubecomwatchv9uIaa2eOxhc A principal organização desse campo era a Eletrobrás o órgão de operação do sistema elétrico em quase todo o território nacional o que lhe garantia uma clara posição de influência sobre as demais organizações A exceção era o MME que representava o poder concedente a quem a Eletrobrás estava formalmente subordinada Ao final de 1979 podese afirmar que esse campo já estava institucionalizado Naquele momento as principais organizações como a Eletrobrás e empresas por ela controladas o governo federal as empresas de energia elétrica estaduais e os diversos fornecedores de bens e serviços já tinham sua própria identidade seus próprios valores e interesses Em virtude dos investimentos realizados de 1962 a 1979 a capacidade instalada do país cresceu 38822 Cmeb 1995a Período de 1980 a 1992 crise institucional As transformações ocorridas no cenário mundial com o primeiro e o segundo choques do petróleo respectivamente em 1973 e 1979 tiveram como consequência entre outras a maxidesvalorização do cruzeiro moeda da época em 1979 e a elevação das taxas de juros no mercado internacional no início de 1980 que contribuíram para que o Brasil revertesse a sua curva ascendente de crescimento econômico afetando fortemente as empresas do setor elétrico nacional Fig Principais acontecimentos 19801992 A partir da moratória do México em 1982 a situação ficou ainda mais crítica porque suspendeu os empréstimos financeiros externos concedidos ao Brasil O grande endividamento externo das empresas do setor elétrico fruto dos empréstimos para investir nas suas obras dificultou a gestão econômico financeira das empresas e paralisou ou adiou obras e projetos A fixação da tarifa realizada pela área econômica do governo foi utilizada como política antiinflacionária provocando a perda do valor real da tarifa e contribuindo para diminuir o valor das receitas e dos impostos setoriais colaborando para a descapitalização das empresas de energia elétrica como o congelamento da tarifa decorrente da implantação do Plano Cruzado em 1986 A equalização da tarifa colaborou também para o agravamento da crise já que o modelo funcionava transferindo recursos das empresas superavitárias para aquelas que tinham prejuízos por exemplo como ocorria na maioria das empresas de distribuição do Norte e Nordeste Essa situação de crise generalizada levou a Eletrobrás e o MME em 1987 a promoverem um fórum de debates denominado Revise com a participação de todas as principais entidades do setor elétrico com a finalidade de debater um novo modelo institucional UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Com a promulgação da Constituição Federal de 1988 a redemocratização do país e a legitimação dos governos estaduais suas empresas de distribuição começaram a adiar o pagamento dos tributos federais bem como protelaram e depois deixaram de honrar o pagamento da energia fornecida pelas empresas geradoras federais Foi o início de um grave processo de inadimplência agravando a crise no setor elétrico principalmente nas empresas geradoras federais No início de 1990 o setor elétrico estava em uma situação muito delicada O Estado alegava que não tinha condições de investir as empresas estavam endividadas e a privatização se apresentava como uma das soluções Essas questões se agravaram no governo Collor e em 1992 chegouse a uma situação de insolvência O calote institucionalizado ninguém pagava ninguém chegouse àquele valor de US 25 bilhões que ninguém tinha condições de resolver O agente regulador aqui já não tinha mais poder nenhum Apesar da crise o campo organizacional já estava institucionalizado com as organizações mais atuantes querendo defender seus interesses e os diversos atores estabelecendo novas alianças e novos relacionamentos tais como as empresas estaduais de energia elétrica A fragilidade do governo federal não conseguiu resolver a crise institucional do setor elétrico De 1979 a 1992 a capacidade instalada do país cresceu 12031 Boletim Anual do Comitê Brasileiro do Conselho Mundial de Energia 200222 Período de 1993 a 2002 modelo híbrido Ao assumir o governo em 1992 Itamar Franco deparouse com um estado de dificuldades políticas e econômicas no país e em particular no setor elétrico devido à crise institucional instalada Para começar a resolver essa situação foi promulgada a Lei no 863193 outro marco na história do setor elétrico porque teve como principais méritos suprimir a equalização da tarifa foco de permanente discórdia e criar condições para se conciliar os débitos e créditos existentes entre todos os agentes do setor Em 1995 foi editada a Lei das Concessões que estabeleceu diversos critérios para a concessão de serviços públicos inclusive de energia elétrica que a partir dessa data deverão ser concedidos por meio de licitação Essa legislação e a posterior deram origem à desnacionalização dos setores de infraestrutura entre os quais o setor elétrico As privatizações começaram pela Escelsa no Espírito Santo em 1995 prosseguindo em 1996 com a venda da Light e da Cerj no Rio de Janeiro ano em que foi criado o órgão regulador do setor a Aneel apesar do novo modelo setorial proposto pelo MME ainda não estar concluído Fig mostra os principais acontecimentos relacionados com a história do setor elétrico nacional ocorridos entre 1993 e 2002 Com as privatizações já iniciadas o governo começou a implantar um conjunto de medidas que alteraram profundamente o setor elétrico como a criação do ONS que tinha a finalidade de realizar a operação interligada dos sistemas elétricos nacionais a transferência do órgão financiador do setor elétrico da Eletrobrás para o BNDES a transferência do planejamento setorial da Eletrobrás para o MME e a inclusão da Eletrobrás e de suas empresas controladas no Programa Nacional de Desestatização PND O campo organizacional do setor elétrico brasileiro apresentava na época um alto grau de institucionalização com aumento significativo do número de atores resultante da implantação de um novo modelo institucional Esse campo era composto principalmente pelo agente público regulador pelas concessionárias de energia elétrica de capital estatal e privado pelo órgão financiador pela entidade operadora do sistema interligado por uma grande quantidade de associações de classe e pelos diversos fornecedores de bens e serviços O seu principal ator era a Aneel a agência reguladora do setor que arbitrava os conflitos entre os demais atores Fig Campo organizacional do setor elétrico 2002 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Em 2001 quando o racionamento de energia era inevitável foi criada a Câmara de Gestão da Crise de Energia chefiada pelo ministro da Casa Civil para administrar e disponibilizar a energia Apesar de o ministro de Minas e Energia ser membro dessa câmara sua pasta estava sem influência para liderar o processo de racionamento Ao final de 2002 a privatização do setor elétrico ainda não tinha sido concluída já que a geração e a transmissão de energia elétrica eram realizadas por empresas estatais na maioria controlada pela Eletrobrás que ainda detinha o controle acionário das empresas distribuidoras de energia elétrica de Piauí Rondônia Acre Alagoas e Amazonas que não conseguiram ser privatizadas Fonte issn 00347612FGV 2009 O campo da energia elétrica no Brasil de 1880 a 2002 Gomes J P P Vieira M M F httpswwwscielobrjrapaNWxd9HmK8wJBGKMPq6GcLqzformatpdflangpt As principais distribuidoras de energia elétrica do Brasil Fig Principais distribuidoras de energia elétrica no Brasil Fonte Aneel 2019 No Brasil esse segmento é composto por dezenas de concessionárias as quais são responsáveis pela administração e operação de linhas de transmissão de menor tensão abaixo de 230 mil Volts mas principalmente as redes de média e baixa tensão como aquelas instaladas nas ruas e avenidas das grandes cidades Diferente do segmento de geração a transmissão e a distribuição de energia é de responsabilidade das distribuidoras no brasil tem seus preços regulados pela ANEEL que é a agência reguladora do setor Perspectivas do setor de distribuição de energia para o futuro A transição energética que se vivencia nos dias atuais tem estabelecido um novo panorama para todos os setores de energia e em particular para o setor elétrico ando mitigar os problemas do aquecimento global Para esta discussão a 21ª Conferência das Partes sobre Mudança do Clima COP21 reuniu representantes de mais de 190 países comprometidos a incentivar políticas internas que se propõem a eliminar de forma progressiva o uso de combustíveis fósseis nesses setores e dessa forma esperase manter o aumento médio da temperatura do planeta abaixo de 2ºC até o ano de 2100 com esforços para limitar esse aumento a 15C Além de manter leis ambientais cada vez mais restritivas um esforço para reduzir as emissões de GEE de acordo com a COP21 é considerar maior inserção de fontes renováveis na matriz energética mundial motivando principalmente a substituição dos combustíveis fósseis na geração de eletricidade Em 2017 as fontes renováveis de energia se destacaram contribuindo com aproximadamente 27 da capacidade de geração de eletricidade do mundo dessa estimativa as hidroelétricas representaram 164 REN21 2018 Para leitura Sinais de nova crise de racionamento de energia elétrica quando a operação do sistema hidrotérmico violou os incisos V e I do artigo 3o da Lei no 9074 de 1995 que determina o uso racional dos bens coletivos inclusive os recursos naturais e a garantia da continuidade na prestação dos serviços públicos httpwwwieeuspbrsitesdefaultfilesbibliotecaproducao2001MonografiasILDOEstudo20sobre20o20Racionamento2015122001PDF UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Perspectiva do nível dos reservatórios das hidrelétricas do sistema SudesteCentroOeste em 2001 299 em maio 2021332 Fonte Operador Nacional do Sistema Elétrico Balanço do Sistema Interligado Nacional Balanço de produção de energia em 15 de julho de 2021 Fonte ONS 2021 até 1705 situação hidrelétricas do sistema SudesteCentroOeste ex Furnas em Minas Gerais A queda no nível dos reservatórios também provoca o encarecimento das tarifas de energia no país porque para garantir o suprimento de eletricidade o governo aciona usinas termelétricas que são mais caras além de poluentes Deve operar pelo menos até novembro a bandeira vermelha 2 a mais alta do sistema que cobra um valor de R 949 a cada 100 quilowatts hora consumidos Depois do racionamento de 2001 o Brasil promoveu a diversificação do sistema elétrico ou seja investiu em diferentes fontes de geração de energia como a térmica a eólica e a solar É essa diversificação especialmente o parque de usinas termelétricas que dá hoje mais segurança ao sistema e permite que o país atenda à demanda por energia A interligação do sistema também deu segurança ao processo O governo vem tomando uma série de medidas como privilegiar o uso dos reservatórios para a geração de energia e reduzir a vazão da água para outros fins O Ministério de Minas e Energia também prepara a entrada de mais usinas térmicas no sistema além de negociar com operadores a inauguração de usinas de geração de energia e também de linhas de transmissão de energia Numa tentativa de atuar pelo lado da demanda o governo negocia com a indústria a redução do consumo no horário de pico entre 12h e 18h em troca de desconto nas contas de luz Fonte Agência O Globo Publicado em 02082021 A crise de energia elétrica 2001 Em 2001 cerca de 856 de toda a energia no Brasil era gerada em hidrelétricas 2986 TWh de um total de 3489 TWh Naquele ano o país enfrentou uma estiagem histórica e a consequente baixa no nível dos reservatórios das usinas hidrelétricas que culminaram no apagão energético Fonte para leitura httpspiauifolhauolcombrlupa20210719criseenergeticanobrasil O problema é que o governo federal colocou toda a confiança de geração elétrica numa única fonte a hidrelétrica Acreditando que dificilmente teríamos seca prolongada A crise atual de energia elétrica projetada para 2021 Pesquisa individual grupo debate para próxima aula a Qual atual situação das hidrelétricas brasileiras b Em uma breve pesquisa sobre a real situação dos níveis dos reservatórios qual o diagnóstico em relação ao racionamento de energia c Quais as alternativas possíveis na geração de energia elétrica no Brasil Apresente indicador por estado brasileiro O Brasil passou em 2021 pela pior crise hídrica em mais de 90 anos que resultou em outra crise a energética igual a 2001 Com os baixos níveis dos reservatórios de hidrelétricas o país se viu forçado a utilizar usinas termelétricas para evitar o risco de apagões ou racionamento UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 24 2609 e 03102024 Atividade em sala Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Contabilidade das emissões e dos impactos ambientais Cálculo do Dimensionamento Projeto Solar Fotovoltaico Cuidados com descarga das Baterias Para dimensionar quantos painéis solares são necessários para carregar as baterias no sistema Off Grid é preciso definir o tipo de bateria que será adquirida no mercado para compor o banco de baterias Vejamos Ex supondo que a opção seja pela compra da bateria Moura 234 Ah Temos Duas baterias de 234Ah ligadas em série neste caso a corrente Icc é a mesma a tensão será a soma 12Vcc 12Vcc 24 Vcc Note que no exemplo acima temos 876W necessários para Carregar as Baterias e 444W para usar em Equipamentos Considerando a recomendação do fabricante de bateria e consultando a tabela Descarga da Bateria em C20 A Tabela 4 Corrente A para diferentes regimes de descarga link Fonte httpsmmcofapcombrArquivosManualEstacionariaMMpdf Teremos para os cálculos do nosso exemplo 234Ah 20 117Ah ou seja para regime de descarga de 20h C20 representa que somente poderá ser consumido 280W do banco de baterias Potência 117Acc x 24Vcc 280W E para proteger o banco de bateria significa dizer que teremos a AUTONOMIA ESTIMADA em 6h resultante da escolha por C20 ou seja considerando apenas 30 do tempo de 20h temos 20 x 03 6h Nota podem ser usados 25 30 até 40 para os cálculos de autonomia estimada para banco de baterias visando proteger o tempo de vida e mantendo a garantia do fabricante Para a escolha dos painéis fotovoltaicos temos para o exemplo acima conforme especificação a seguir custo painél 465Wp R 102400 Painéis de potência Pmp 330Wp tensão Vmp 372V corrente Imp 886A Tensão em aberto Voc 4472V corrente sem carga Isc 957A Logo pelo tipo ligação da fig temos Série e Paralelo total 8944Voc e 1914Asc A Ligação Série Paralelo para atender o controlador de 1320W Tipo MPPT 60A Com alimentação de funcionamento na entrada em 24Vcc Nota Todo Circuito deverá ser aterrado e ter seus cabos para corrente continua dimensionados Com bitolas dentro das especificações de corrente em cada estágio do sistema dos circuitos Elétricos Aprendendo com as ligações de bancos de baterias em 48Vcc 24Vcc 12Vcc para sistema Off Grid Qual será mais eficiente Vejamos o arranjo a seguir com as bateria de 234Ah Para ligação banco de baterias em 48Vcc podemos associar em Série Somado a tensão 12V teremos 48Vcc a Corrente será a mesma 234Ah E a Potência será dada por P V x I será 48V x 234Ah 11232 Wh Aplicar regime de descarga de 20h C20 Seguindo agora para ligação banco de baterias em 24Vcc Se temos 234Ah em Baterias logo serão usados 10 da carga do banco de baterias 234Ah Sabendo que no carregamento a tensão da bateria pode variar entre 115Vcc12Vcc 142Vcc ou 144Vcc podemos efetuar o cálculo 234Ah x 284Vcc 664W que corresponde a potência mín à ser gerada pelos painéis para carregar o banco de baterias Porém é necessários um rendimento acima de 664W que possa garantir as perdas de aquecimento resistências dos cabos etc em geral colocamos 30 sobre este valor de consumo do sistema em W Assim teremos 664W x 13 876W Se considerarmos o uso de 1 controlador de carga com capacidade de 1320W Tipo MPPT 60A Com alimentação de funcionamento em 24Vcc Teremos no sistema 1320W 876W 444W que restam para lâmpadas ventiladores outros equipamentos UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Para ligação banco de baterias em 24Vcc podemos associar em SérieParalelo Teremos a tensão equivalente de 12V 12V teremos 24Vcc a Corrente será de 468Ah Logo a Potência será dada por P V x I será 24V x 468Ah 11232 Wh Nota A cada mudança na associação do banco de baterias a Corrente muda devendo Mudar também a bitola dos cabos para que suportem a carga instalada e evite acidentes Aplicar regime de descarga de 20h C20 Para ligação banco de baterias em 12Vcc podemos associar em Paralelo Teremos a tensão na ligação em Paralelo de 12Vcc a Corrente será de 936Ah Logo a Potência será dada por P V x I será 12V x 936Ah 11232 Wh Aplicar regime de descarga de 20h C20 Nota A cada mudança na associação do banco de baterias a Corrente muda devendo Mudar também a bitola dos cabos para que suportem a carga instalada e evite acidentes Resumo observamos que dependendo da necessidade da tensão da entrada de acionamento do controlador de tensão ou do inversor faz necessários adequar o circuito de baterias e de painéis para ligação do sistema de energia solar Off Grid Lembrese Todos os projetos e instalações devem compulsoriamente atender todas as normas vigentes Para micro geração as principais são NR10 e NBR 16274 Demonstre os cálculos em todos os exercícios UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2023 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 03 0509 e 10092024 Atividade em sala Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Contabilidade das emissões e dos impactos ambientais Foi Apresentado plano de ensino datas de provas e forma avaliação data Prova P1 prevista para dia 15102024 e Prova P2 prevista para 05122024 Prova final prevista dia 12122024 Planejamento Integrado de Recursos Energéticos Em termos gerais o Planejamento Integrado de Recursos PIR é entendido como o processo de planejamento estratégico PE no sentido de um exame de todas as opções possíveis e factíveis no percurso do tempo e da geografia na procura de responder a problemática da energia no sentido do bemestar selecionando as melhores alternativas com a finalidade de garantir a sustentabilidade sócioeconômica de acordo com o ente que o percorre no âmbito energético A garantia se refere principalmente ao ente que encara o PIR Todavia o PIR quando observado no contexto dinâmico da sociedade como um todo formaria parte inerente ao desenvolvimento desta em todos os seus aspectos Isso insere ou identifica o PIR como mais um instrumento no estabelecimento do desenvolvimento sustentado DS As diferentes perspectivas com as que podese observar o processo do PIR na sua concreção podem ser httpswwwrevistaespacioscoma17v38n01a17v38n01p05pdf Do ponto de vista governamental o seu significado percorre questões como a criação de fontes de trabalho a preservação conservação e proteção do meio ambiente o reconhecimento internacional em termos globais do uso racional da energia e do meio ambiente novas técnicas e tecnologias e a possibilidade do DS inclusive a factibilidade de endereçar esforços para criar expectativa e consciência na indústria energética como um todo pois o PIR colabora para satisfazer as necessidades dos consumidores tanto a partir do setor estatal como do privado podendo ser direta e indiretamente suporte à legislação às leis à economia e ao mercado externo na busca de alcançar a sustentabilidade econômica Para a concessionária quer seja essa pública ou privada o PIR significa em todos os sentidos escolha de opções de baixo custo oferta de tarifas mais baixas o adiamento mais para frente de incorrer em gastos de capital e o mais importante satisfação do consumidor O consumidor tem também sua parcela de ganho se beneficiando de construções em todos os sentidos mais baratas ou de custo menos alto maior disponibilidade de renda maior opção enorme melhoramento do ambiente de trabalho e também segurança e conforto fartamente melhorados Enfim dentre outros as empreiteiras podem se beneficiar mais cedo com ganhos do tipo captura de uma boa fatia do mercado por exemplo isto devido à sua capacidade potencial de usar o conhecimento e a habilidade desenvolvidos para a implementação dos conceitos Com estes elementos apresentase o PIR basicamente no sentido da sua proposta pontual baseada em todos ganham porém ampla no sentido de atingir o envolvimento e participação de todos os afetados envolvidosinteressados tanto temporal como geograficamente isto em função é claro do ente e da abrangência do PIR local regional ou global Assim sendo conceitualmente o PIR é um ferramental que coloca conjuntamente num mesmo patamar de condições e expectativas as opções do lado do suprimento e do lado da demanda E desta maneira passa a escolher o melhor leque de opções tais como redução da utilização da energia corte da carga substituição de energético educação do consumidor etc Neste contexto e combinando com um visão mais além podese dizer que o PIR é uma abordagem holística completa e abrangente energeticamente falando tal que permite a opção de custo mínimo com a melhoria na proteção do MA a conservação na sua acepção mais ampla e ainda melhoramentos no transporte e na localização Em geral se aplica da mesma maneira ou no mesmo sentido a todos e cada um dos componentes da IE assim por ex para as instalações de suprimento da concessionária e para as construções O que é Planejamento Integrado de Recursos O PIR é um processo de planejamento voltado para estabelecer melhor alocação de recursos que implica procurar o uso racional dos serviços de energia considerar a conservação de energia como recurso energético utilizar o enfoque dos usos finais para determinar o potencial de conservação e os custos benefícios envolvidos na sua implementação promover o planejamento com maior eficiência energética EE e adequação ambiental e realizar a análise de incertezas associadas com os diferentes fatores externos e as opções de recursos O PIR diferenciase do planejamento tradicional na classe e na abrangência dos recursos considerados na inclusão no processo de planejamento dos proprietários e usuários dos recursos nos organismos envolvidos no plano de recursos e nos critérios de seleção dos recursos O Planejamento integrado de recursos ou PIR é o processo pelo qual são solidamente planejadas implementadas e avaliadas conjuntamente alternativas do lado da oferta suprimento e do lado da demanda para provisão dos serviços energéticos com custos que equilibram nitidamente o interesse dos grupos que são afetados pelo tal processo de planejamento da concessionária ou da entidade que faz o PIR Neste sentido a figura PIR Adaptado de CICONE JR 2008 permite uma visão mais esquemática do planejamento integrado de recursos energéticos no âmbito do setor elétrico através de um diagrama que envolve todas as faces do PIR permitindo assim compreendelo como um processo na geografia e no tempo UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2023 Fonte 2021 SlidePlayercombr Inc Fig Recursos Energéticos Distribuídos adaptado de IRENA 2019 Diagrama Ilustrativo do Processo PIR são construídos sobre uma estrutura básica comum BOLINGER WISER 2005 Fig Fluxo do PIR Adaptado de CICONE JR 2008 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2023 Dentro do processo de PIR a concessionária deverá examinar uma ampla gama de alternativas de suprimento recursos do lado do suprimento incluindo aquelas que usam tecnologias novas p ex carvãoleito fluidizado e as renováveis tais como fotovoltaicos e eólico As categorias genéricas no que diz respeito aos recursos para o GLO Gerenciamento do lado da oferta incluem os contratos e as usinas elétricas de propriedade da entidade que é responsável pelo PIR em geral a concessionária extensão do tempo de vida das unidades geradoras repotenciação ou a substituição de combustível das usinas propriedade da concessionária construção pela concessionária de novas usinas elétricas compras de outras entidades incluindo outras concessionárias autoprodutores e produtores independentes de energia PIEs e melhoramentos em TD Transmissão e Distribuição Cabe destacar inicialmente que um elemento chave na revisão de ambas as alternativas de suprimento e de demanda na definição do GLO e do GLD é considerar um arranjo suficientemente abrangente para poderse garantir que opções potencialmente atrativas não sejam omitidas considerando sempre que a possibilidade de um recurso ser utilizado não implica apenas o instante de sua avaliação mas o processo todo em que ele poderá a vir a gerar energia numa combinação temporal e geográfica Avaliação das Alternativas Não é difícil supor as inumeráveis possibilidades de se construir séries de opções para responder às necessidades e objetivos da concessionária no PIR Assim sendo a análise das muitas opções e possíveis escolhas na fase da integração de recursos é complicada e complexa devendose por isto implementar um processo de peneiramento para eliminar do processo de integração aqueles recursos candidatos que se apresentarem clara e definidamente inferiores à outros As opções de suprimento devem então ser peneiradas tomando em conta uma série de elementos passíveis de ser diferenciados Neste sentido necessariamente esta abordagem deve ser feita basicamente através dos seguintes fatores suas características construtivas custos e tempo para o licenciamento e a construção suas características operacionais custos de operação e manutenção variáveis e fixos fatores de capacidade prováveis e disponibilidade efeitos ambientais e o tempo de vida da usina e os seus requisitos adicionais de transmissão para a interconexão da fonte de Efic Energ ao sistema da empresa Contudo tais alternativas de suprimento deverão ser comparadas umas às outras com curvas ou gráficos de peneiramento ou outros métodos para identificar aquelas que oferecem potência eou energia com custo mais baixo em USkW ou em USMWh Feito isto as opções que se destacarem como as mais caras terão que ser afastadas das considerações Porém devese destacar o caráter não eliminatório desta abordagem pois as concessionárias não devem retirar esses recursos prematuramente já que lembrando que o PIR é um processo que abrange passo a passo o curto e longo prazos aquelas opções poderão ser boas mais adiante Isto significa que embora elas não sejam as opções de custo mínimo estas opções que aparecem com o rótulo de ter custo inefetivo durante o peneiramento de recursos poderiam muito bem se tornarem muito atrativas nos estágios de integração e análise de incertezas subsequentes Avaliação dos Recursos do Lado da Demanda GLD Um dos fundamentos do PIR está justamente na consideração das variadas alternativas do lado da demanda no contexto da compreensão ampla da IE Isto significa em todo caso a consideração ponderada dos recursos relativos à utilização da EE que a título de GLD são aqui levantados para sua consideração na etapa da integração O planejamento integrado de recursos requer da concessionária ou organismo responsável pelo PIR que conjuntamente com a avaliação das opções de suprimento devam se conduzir estudos no sentido de obter uma avaliação completa dos recursos que visam questões tais como a eficiência energética o gerenciamento da carga e mudança de energéticos combustível para uso final eou geração de energia onde as opções envolvidas através destes referenciais deverão se traduzir em programas de GLD Esses programas de GLD se constituem nos últimos estágios no que se refere a coleta determinação de recursos Isto no sentido de que comparados com as opções de suprimento se constituem nas bases para desenvolver uma carteira de recursos que melhor satisfaça as necessidades do consumidor Neste sentido os recursos de GLD que são tidos como mais caros do que aqueles recursos de suprimento que trabalham sob condições de base não devem ser rejeitados neste ponto Pois estas opções de GLD mais tarde no decorrer do processo do PIR podemse tornar atrativas enquanto prosseguirem a integração e a análise de incertezas Poderiase dizer como uma tentativa que seria interessante por exemplo peneirar as opções de GLD com uma relação custobenefício até de 43 Este nível de referência mais alto e não 1 no limite aceitável para o corte das alternativas GLD é proposto no sentido de que é possível se ter alguma opção que apareça de custo efetivo após se juntar mais informação Ou também de que uma opção pode se tornar atrativa sempre que os impactos de sua externalidade positiva demonstrarem que ela deverá ser implementada de qualquer maneira Peneiração das Opções de GLD exame dos recursos de GLD Uma vez constituída a base de dados em torno das possibilidades de GLD com certeza a quantidade de recursos possíveis iniciais será bastante ampla Como já mencionado o PIR dentro da etapa de elaboração do plano preferencial implica em seleções gradativas das alternativas Fig Principais testes econômicos usados na avaliação de benefícios e custos de programas GLD desde diferentes perspectivas UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2023 Neste sentido o processo de integração de recursos é complicado primeiro é necessário peneirar os programas e tecnologias de GLD candidatos com o intuito de reduzir o volume das listas de opções até um tamanho que permita o seu manuseio Uma maneira é testar metodologicamente através de indicadores que avaliem as questões econômicas dos programas de GLD desde diferentes perspectivas Onde se incluem testes em relação à consumidores participantes consumidores nãoparticipantes medida dos níveis de impacto renda mínima exigida pela concessionária todos os consumidores teste do custo completo do recurso e sociedade como um todo Previsão de Energia e de Demanda As previsões de carga têm um papel importantíssimo vital no processo do PIR Estas permitem que o planejamento ocorra no sentido de ajudar a determinar a necessidade de aquisição de novos recursos identificar o alcance das incertezas que afetam ditas necessidades sistematizar os programas de GLD documentar o potencial para programas de eficiência energética e de gerenciamento da carga p ex combinações uso finalclasse de consumidor com crescimento rápido e a mostrar como estes potenciais variam com o crescimento da carga Neste sentido devido à importância do crescimento futuro da carga na determinação da quantidade de recursos a serem adquiridos normalmente deverão se desenvolver múltiplas previsões alta média alta média baixa e baixa com possibilidades de desenvolver planos para cada previsão na busca da sensibilidade através das previsões Tipificação das Abordagens da Previsão A maioria das abordagens utilizadas na previsão da demanda de EE ou de mercado contém essencialmente dois tipos de métodos para desenvolver suas previsões são estes o econométrico e de uso final ou dos usos finais indistintamente Os modelos econométricos são caracterizados basicamente pelo requerimento moderado de dados e pelo seu fundamento estatístico Os modelos econométricos são agregados suficientemente conhecidos e tipicamente assumem o tratamento de uma classe de consumo inteira Contrariamente os modelos de uso final são desagregados Assim temse que os modelos de uso final assumem uma abordagem de engenharia técnicoenergético onde o uso de eletricidade em função da classe consumidora é estimado a partir dos detalhes de usos finais individuais Por exemplo uma abordagem de uso final do uso comercial da EE poderia incluir estimativas de engenharia de usos finais tais como uso da EE para iluminação condicionamento do ar ventilação etc e outras funções que se apresentam em tipos diferentes de edificaçõesinstalações p ex escritório comércio educação clínicas etc Uma vantagem dos modelos de uso final é o seu detalhamento que permite a especialistas e outros analistas entender os fatores que ocasionam as mudanças no uso da EE no passar do tempo Na procura para obter uma previsão em termos da oferta e da demanda da EE que implique qualitativamente na possibilidade de imprimir validade ao processo de PIR devese ter em conta principalmente as seguintes características a precisão com que se pretende avaliar o desenvolvimento econômico o alcance com que são conhecidos os fatores que vinculam o desenvolvimento energético com o desenvolvimento econômico e o tipo de detalhamento e o grau de confiabilidade com que está disponível a base de dados do sistema energético Integração dos Recursos A Integração vem no intuito elementar da proposta do PIR e é de forma condizente com a procura da substância do DS A idéia da integração é a princípio simples pois como tal referese à pegar todos os recursos devidamente avaliados e colocálos temporal e geograficamente numa ordem tal que haja um mínimo esforço econômico sistêmico analítico etc Porém devese mencionar que a integração no âmbito do ente responsável implica não apenas na organização ótima dos recursos mas também na possibilidade de redefinir e de mudar dinamicamente dita estruturação sempre que necessário Isto é modelar a tomada de decisão em termos de valores tais como sócioeconômicos sóciopolíticos ambientais culturais e psicosociais permitindo assim reconhecer além dos recursos tecnológicos que o fator humano é que também tem que estar integrado neste processo Neste sentido identificar com facilidade as ferramentas necessárias para a definição de um ou mais planos de recursos Esta etapa no processo de PIR referese à integração dos recursos de suprimento e de demanda bem definidos nos seu atributos básicos ou seja deverseá trabalhar com aqueles recursos que sobreviveram ao processo de peneiramento inicial Tal etapa compreende elementos tais como a especificação do critério a ser usado na avaliação das carteiras de recursos o desenvolvimento de carteiras de recursos alternativas projetadas para operacionalizar objetivos diferentes a integração analítica dos recursos o tratamento explícito da incerteza a garantia necessária e suficiente de que os resultados da análise sejam internamente consistentes a apresentação dos custos da energia e potência evitadas a consideração explícita das margens de reserva e de confiabilidade o tratamento imparcial dos custos ambientais da produção de EE e da IE globalmente e a revisão analítica dos resultados para atender a consistência interna Seleção de Recursos e das Carteiras de Recursos Uma carteira de recursos deverá ser entendida da mesma forma que uma carteira portfólio ou pasta de investimentos um investidor procura um mix de estoques ou valores que produzirão um alto retorno de investimento com níveis aceitáveis de risco Agora no desenvolvimento de uma carteira de recursos a idéia é achar o mix de recursos com os quais poderão se manter os custos de EE da região relativa ao PIR tão baixos quanto possível e ao mesmo tempo garantir flexibilidade para se adaptar as incertezas futuras Isto é o gerenciamento do risco através da diversificação dos investimentos através dos recursos e o uso nas decisões de atributos qualitativos Uma carteira deve ser assimilada como um conjunto de elementos tais como custos e disponibilidade de recursos prioridades de desenvolvimento de recursos e normas para tomada de decisões de aquisição de recursos A informação na carteira deveria ser utilizada conjuntamente com a evolução e o desenvolvimento da previsão da carga para assim guiar o processo da tomada de decisão no sentido que as decisões de recursos sejam as mais econômicas junto ao desenrolamento energético futuro a carteira representa uma estratégia para investimento no futuro da IE A carteira é o meio pelo qual se integram as avaliações do suprimento e de GLD a avaliação dos recursos de geração as previsões de demanda de EE e as incertezas associadas com às características econômicas e físicas do sistema Desta maneira podese afirmar que a carteira de recursos ou melhor as análises e estudos de cenários alternativos de carteira deverão produzir grande quantidade de informação com relação à probabilidade e dimensão das decisões necessárias para manter o sistema de EE confiável Neste sentido a seleção das carteiras de recursos semelhantemente ao peneiramento e seleção das opções individuais deverá ser baseada em muitos critérios diferentes tais como minimizar requisitos de renda custos de capital UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2023 ou a tarifa média da eletricidade garantir margens de reserva adequadas e a capacidade para satisfazer o crescimento de carga alto manutenção de certas taxas financeiras ou reduzir os efeitos ambientais da produção de EE Há necessidade no contexto do PIR de especificar claramente os critérios usados na seleção dos recursos individuais E da mesma maneira especificar critérios de escolha entre mixs de recursos alternativos Metodologias de Integração Os métodos de integração na verdade referemse à ferramentas computacionais completas em muitos casos porém todas elas usam uma de duas abordagens para avaliar carteiras de recursos alternativos Um método envolve otimização matemática no qual um modelo de programação dinâmica seleciona o mix de opções de recursos que satisfaça a função objetivo estabelecida tipicamente o valor presente líquido mais baixo dos requisitos de renda sobre um horizonte de planejamento estabelecido Uma outra família de modelos tem a ver com a representação abstrata dos processos que ocorrem no ambiente da evolução do PIR Assim sendo esta outra abordagem caracteristicamente se utiliza de um modelo de simulação para o qual o usuário deve prover o mix de recursos a ser testado Como conseqüência podese dizer que independentemente do tipo de abordagem de modelamento que se utilize não se deve subtrair os efeitos dos programas de GLD da previsão de carga E posteriormente com isto apenas analisar opções de suprimento Praticamente e também conceitualmente quando se pretende caminhar o PIR os recursos de GLD devem de ser tratados numa forma que seja consistente com o tratamento dos recursos de suprimento Os recursos de demanda e suprimento devem competir cabeça com cabeça Assim o plano deve mostrar a maneira como o processo se integra e coordena dentro das funções chave da concessionária como ser previsão da carga recursos de GLD recursos de suprimento finanças tarifas e a realimentação feedback entre estes componentes especialmente entre tarifas e cargas futuras Abordagens para integrar custos de demanda e suprimento Fig Abordagens para integrar custos de demanda e suprimento A Verificação da Consistência Interna Uma fase necessária no final do processo de integração é a verificação da consistência interna dos resultados Para isto devese comparar as hipóteses iniciais sobre os preços das tarifas futuras da eletricidade usados como alimentação para a previsão de carga com os preços produzidos pelo processo de integração Neste sentido poderá se necessitar fazer uma série de iterações completamente por todo o processo se os dois conjuntos de preços diferirem essencialmente p ex desenvolver novas previsões de carga e carteiras de recursos Isto porque o indicador mais básico é a tarifa portanto os preços da eletricidade têm um papel preponderante no fechamento do laço entre a previsão da carga e os resultados do processo de planejamento Um outro elemento que se deve verificar é assegurar a consistência entre os custos evitados usados para peneirar os recursos e aqueles que resultam a partir do processo do PIR também poderá se for o caso requerer a iteração da análise uso de metodologias Aprendizagem Baseada em Problemas e Aprendizagem Baseada em Projetos Tarefa de pesquisa para debate em grupo a Quais as campanhas realizadas sobre o uso racional dos serviços de energia ou similar b Quais impactos positivos considerados nos programas de conservação de energia como recurso energético c Quais impactos podemos ser considerados nos usos finais de energia para determinar o potencial de conservação e os custos benefícios envolvidos na sua implementação por exemplo implantação nova hidroelétrica parque fotovoltaico etc d Quais esforços podem ser apontados de programas para maior eficiência energética e adequação ambiental Site de pesquisa energia solar e eólicas httpwwwcresesbcepelbr depois lado direito clica em potencial energético potencial solar aparece local para as coordenadas do local a ser pesquisado antes consultar coordenadas via httpsmapsgooglecombr UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 17 e 19092024 Atividade em sala exercícios Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Contabilidade das emissões e dos impactos ambientais Roteiro de temas para estudos A proposta de estudo sobre fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Ênfase na geração de energia solar Para iniciar o estudo sobre fontes renováveis de energia solar e suas aplicações vide apostila Energia Solarpart1 no classroom O aproveitamento térmico para aquecimento de fluidos é feito com o uso de coletores ou concentradores solares Os coletores solares são mais usados em aplicações residenciais e comerciais hotéis restaurantes clubes hospitais etc para o aquecimento de água higiene pessoal e lavagem de utensílios e ambientes Aproveitamentos Térmicos Radiação solar global diária média anual típica Whm2dia exemplo de coleta dados usando coordenadas 321297 S 6059805 W site httpwwwcresesbcepelbrindexphpsectionsundata introduzindo coordenada Geográfica no final da pagina teremos de acordo SulOeste situouse numa Fazenda Exata em ManacapuruAM A Irradiação solar diária média kWhm2dia durante o ano outras coordenadas 34803545 S 59874560 W Embrapacareiro 30926609 S 600256949 W UEA Fonte para pesquisa sobre variabilidade temporal e espacial da radiação solar na região de Manaus nos últimos anos visando efetuar cálculos em sistema solar fotovoltaico Eficiência de conversão e custo de células solares Sistemas Fotovoltaicos ENERGIA SOLAR PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES vide apostila Energia SolarPart2celula fotovoltaico no classroom Fonte httpwwwcresesbcepelbr Tipos de células fotovoltaicas Silício Monocristalino Silício Policristalino Silício Amorfo Sistema Híbrido exemplo Solar EólicoDiesel A seguir fazendo uma consulta ao livro Fundam Energia Solar disponível em Fonte wwwsolienscombr A unidade de irradiância é watt por metro quadrado Wm2 A indústria de energia solar usa watthora por metro quadrado Whm2 dividido pelo tempo 1kWm2 24kWhm2dia pag 35 Sistema fotovoltaico sistema de energia solar fotovoltaica é um sistema de energia projetado para fornecer energia solar utilizável por meio da tecnologia fotovoltaica pag 52 Sistema OnGrid Conectado à rede Fonte wwweetimro pag 53 Uma série de normas especificam a utilização da fiação elétrica em sistemas fotovoltaicos como a IEC 60364 pela Comissão Eletrotécnica Internacional na seção 712 Sistemas de energia solar fotovoltaica FV a British Standard BS 7671 incorporando regulamentos relacionados à microgeração pag 66 Sistemas Autônomos OffGrid pag 75 Cálculo da Energia solar fotovoltaica pag 75 é geralmente medida em quilowattshora kWh A energia recebida do sol é medida em Wm² Exercício Sabendo que A energia é determinada multiplicandose a potência pelo tempo Faça os cálculos pag 95 a 97 Em seguida realize os novos cálculos para Exemplo a No mês de Fevereiro o valor médio máximo fica em torno de 680 Wm2 os desvios padrões máximos em torno de 360 Wm2 e sendo que estes ocorreram entre 10 e 15 horas que é o horário da máxima convecção b Em Setembro os valores médios são maiores pois neste período a atmosfera tende a ter menos presença de nuvens permitido maior fluxo de irradiância solar global à superfície Os valores médios máximos foram de 860 Wm2 e os desvios padrões máximos foram de 320 Wm2 Observouse que os horários de máximo desvio padrão no período chuvoso se distribuíram de maneira geral homogeneamente centrandose entre às 10 e 15 horas UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 O desafio futuro para Energias renováveis são a única solução para tais problemas de emissões pois são intrinsecamente duráveis Para acelerar o crescimento dos renováveis é preciso 1 vencer as resistências dos mercados e eliminar os subsídios às fontes nãorenováveis fósseis e nuclear 2 subvencionar a entrada de novas tecnologias reduzindo seus custos 3 estabelecer políticas mandatórias e progressivas para sua introdução 4 disseminar as tecnologias para que os países em desenvolvimento as incorporem mais rapidamente sem ter de passar por estágios intermediários e mais poluentes efeito leapfrogging Ou seja o conceito de leapfrogging foi usado originalmente no contexto das teorias de crescimento econômico e estudos sobre organização industrial e inovação com um foco específico em competição entre as empresas Este conceito é baseado no conceito de Joseph Schumpeter sobre tempestades de destruição criativa ANEEL Desempenho e Ranking das distribuidoras sobre fornecimento de energia em 2021 no Brasil Conforme dados divulgados os consumidores ficaram 1184 horas em média sem energia DEC no ano A frequência FEC das interrupções se manteve em trajetória decrescente reduzindo de 606 interrupções em 2020 para 598 interrupções em média por consumidor em 2021 Fig Desempenho por distribuidora e Ranking da Continuidade DEC e FEC apurados pela Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL Brasil 20072021 Fonte ANEEL DEC Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora Tempo que em média no período de observação cada unidade consumidora ficou sem energia elétrica FEC Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora Número de interrupções ocorridas em média no período de observação UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Fig Desempenho por distribuidora e Ranking da Continuidade 2021 Brasil Fonte ANEEL A Agência ANEEL avaliou todas as concessionárias do país no período de janeiro a dezembro de 2021 divididas em dois grupos concessionárias de grande porte com número de unidades consumidoras maior que 400 mil e concessionárias de menor porte com o número de unidades consumidoras menor ou igual a 400 mil Nota As distribuidoras Amazonas Energia CEA Equatorial Alagoas Equatorial Piauí Energisa Acre Energisa Rondônia e Roraima Energia foram excluídas excepcionalmente do ranking porque estiveram recentemente sob o regime de designação com limites de indicadores flexibilizados Fig ANEEL Ranking de Continuidade instrumento que compara o desempenho de uma distribuidora em relação às demais empresas do país no quesito de continuidade do fornecimento de energia elétrica Fonte ANEEL publicou em 15032021 httpswwwgovbraneelptbrassuntosnoticias2022aneeldivulgadesempenhoerankingdasdistribuidorassobre fornecimentodeenergiaem2021 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 24 a 30092024 Atividade em sala Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Contabilidade das emissões e dos impactos ambientais Acompanhamento de temas para estudo visando uso de técnicas de Metodologias Ativas no ensino de Engenharia focalizando especialmente as metodologias Aprendizagem Baseada em Problemas e Aprendizagem Baseada em Projetos A proposta de estudo sobre fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Ênfase na geração de energia solar Escolha da área na qual está localizada as unidades residenciais bairro condomínio hotel etc importante definir sua área de estudo sua residência por exemplo para implantação do sistema de energia solar fotovoltaica Exercício Como dimensionar um sistema de energia solar de uma residência Para saber a sua média mensal verifique o histórico na sua conta ano mês para saber o consumo por dia Note que caso a ligação da residência seja monofásica a taxa mínima da concessionária será 30 kWh se for bifásica será 50 kWh e se for trifásica será 100 kWh Essa informação pode ser usada para o dimensionamento uma vez que o consumidor irá pagar na fatura Ex uma residência o consumo médio de energia elétrica 2575 kWhdia tipo bifásica Consultando a irradiação solar por meio das coordenadas ex Manaus AM via site httpwwwcresesbcepelbrindexphpdata Coordenadas Manaus Latitude 3044653 Sul Longitude 60107196 tem como resultado irradiação média 432 horas de sol pico Logo consumo médio 2575 kWhdia 432 596 kW pico essa é a potencia máxima do sistema em condição de teste de laboratório com esse parâmetro considerando as perdas do cabeamento equipamentos perda de inclinação de placas etc Assim para o cálculo das perdas em geral fazse uso de software ex PVSol PVSyst Solergo que tem custo alto de licença No entanto podemos considerar o que as empresas especializadas usam como padrão ou seja 25 de perdas no sistema Note que deve ser garantido para o sistema solar fotovoltaico a eficiência de 75 Como realizar o cálculo como a perda será de 25 neste exemplo considerado 596 kW pico 075 79466 795 kW pico representa a potência máxima que as placas irão fornecer para o inversor solar Para verificação temos 79466 596 19866 que corresponde a 25 19866 79466 025 Com o consumo médio mensal 2575 kWhdia x 30 6225 kWhmês com base nesse consumo mês passamos para o cálculo da quantidade de placas dependendo do modulo fotovoltaico como exemplo se optar por usar a placa de 335 W Teremos para efeito de cálculo 795 kW pico 0335 2373 logo serão usados 24 painéis solar com potencia de 335 W Em condições normais produz 335W 879A e 3810V em corrente contínua Inversor Solar Para escolha do tipo Inversor Solar para este exemplo do trabalho em sala considerando o sistema OFFGRID ou seja fazendo uso de baterias estacionarias solar para o armazenamento de energia para o período da noite Importante fazer um bom dimensionamento do inversor em relação a potência total das placas solar Neste estudo temos um sistema com 24 painéis que irá gerar 795 kW pico Logo deve se considerar 20 no dimensionamento do inversor solar ou seja mín 65 kW entre máx 95 kW Neste caso pode ser dividida a potência a total das placas solar para dois inversores Ex tipo inverso solar no mercado e média de preço Inversor Grid Tie Growatt 3kW Monofásico 220v 1mppt valor R 408500 Inversor Grid Tie Growatt 8kW Monofásico 220v 2mppt valor R 828400 Inversor Off Grid Híbrido Epever UPowerHi UP5000 80A MPPT 48220V valor R 649900 Inversor Solar Off Grid Growatt 6kw Saida Ac 5kva 220v valor R 903000 Inversor Off Grid Growatt 6kW Saída Potência máxima 5000VA 5000W Função paralelo até 6 inversores Tensão de saída 230Vca Frequência de saída 5060hz Potência de pico 10s de 110150 de carga Eficiência 93 Potência de pico 10000W de carga por 5 segundos Saída senoidal de onda pura Painel Placa Solar 335W Linha Solarborn Policristalino 3867v Marca Kende Valor no mercado Livre R164374 unid Dimensões de 1992 x 992 x 35 mm PAINEL SOLAR FOTOVOLTÁICO 385W 46V GPM385W Marca ZHEJIANG GP Local BA ELETRICA ZHEJIANG R109900 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Banco de baterias estacionária cálculo para sistema OFF GRID Considere 2 dias de autonomia do sistema de bateria para um consumo de 1 geladeira 50 kWmês Considere ainda que as baterias não podem descarregar mais de 40 ou 040 para manter a vida útil Profundidade de descarga da bateria 40 ou 040 para manter a vida útil Supondo 2 dias sem sol a autonomia para ligar geladeira 50 kWmês 30 dias 16 kWdia Considere ainda a perda do sistema 25 temos 16 kW 075 22 kW a ser fornecido para o sistema Nota Cálculo da capacidade útil sem considerar a profundidade de descarga da bateria capacidade útil carga x dias autonomia tensão capacidade útil 22 kW x 2 dias 12 V 370 Ah Logo a capacidade real capacidade útil profundidade de descarga ou seja 370 04 925 Ah Logo o banco de baterias será 925 Ah tipo bateria escolhida Ex 925 Ah 220 Ah 5 baterias Importante saber a corrente do arranjo de baterias Corrente do arranjo Energia real Tensão da bateria Corrente do arranjo 2200 12 183 A deve ser fornecido por dia para atender consumo Obs considerando para o exemplo acima ao optar por painel solar com especificação do fabricante 140 W 12 VCC 865 A Para uma Irradiação média 45 kWhm2 dia Temos A corrente do modulo solar Irradiação solar x Corrente do modulo corrente do modulo solar 45 x 865 3892 A Para calcular numero de módulos solar 183 A 3892 47 ou seja 5 painéis solar Respondendo a questão para ligar uma geladeira 50 kWmês com autonomia para 2 dias sem sol serão necessários 5 painéis solar de 140 W 12 VCC 865 A e 5 baterias 220 Ah Consulta de preço de mercado tipo BATERIA ESTACIONÁRIA 150AH DF 2500 ECO FREEDOM Preço na BA Elétrica R169900 Consumo de eletrodomésticos devem ser observado a potência de consumo por exemplo um Ar de 9000 BTUs Consumo de potência 815 W x 2h ligado ao dia x 30 dias 489 kWhmês Ar 7500 BTUs 774W Ar 9000 BTUs 815W Ar 12000 BTUs 1085W Vejamos outro exemplo de ligação de banco de bateria solar para ligar inversor com entradas de 12 V e 24 V Qual arranjo de baterias estacionarias solar para ligar uma geladeira duplex de 180 W ligada em 127 V considerando que durante 24 h sua ativação do motor seja de 8 h real para manter o congelamento Logo para calcular quanto de corrente será necessária por hora a ser fornecida pela bateria estacionária procedemos conforme a seguir Corrente I Potência tensão bateria Corrente I 180 W 12 V 15 Ah Logo 15 Ah x 8 hdia 120 Ah sobre esse valor considerando perdas da bateria por variação de temperatura conexão dos cabos etc são acrescido 25 a 30 de perda Refazendo os cálculos temos 120 Ah x 130 156 Ah no mercado podem ser encontrado valores igual ou maior por exemplo bateria estacionaria FREEDOM de 12 V 165 Ah ou ainda podem ser usado 2 baterias de 12 V 90 Ah e fazer uma associação adequada série paralelo Note que este cálculo considerando ligação de uma baterias estacionaria solar FREEDOM de 12 V 165 Ah 12 V no inverso com entrada 12 V Agora seguindo o mesmo exemplo acima para ligação do arranjo baterias estacionarias solar para inverso com entrada 24 V Corrente I Potência tensão bateria Corrente I 180 W 24 V 75 Ah Logo 75 Ah x 8 hdia 60 Ah Logo considerando perdas da bateria Refazendo os cálculos temos 60 Ah x 130 78 Ah Note que poderá usar 2 baterias de 40 Ah fazendo associação em serie depois em paralelo para ser ligado ao inverso com entrada 24 V vide alguns exemplos de ligação abaixo UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 19 e 24092024 Atividade em sala Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Exercícios visando compreender a sequencia de cálculos para determinr numero painéis geração de energia solar Aprendendo como dimensionar um sistema solar fotovotaico O conhecimento básico de alguns valores e grandezas Volt V é usado para medir tensões elétrica Ampere A é usado para medir corrente elétrica Watt W é utilizado para medir a potência e é o resultado da multiplicação de tensão pela corrente W V x A Desta forma tendo dois valores de grandeza poderemos calcular o terceiro Wp Watt de pico é a máxima potência obtida em condições ideais Wh Watt hora a potencia gerada ou consumida por hora É normal em geração de energia se determinar o total gerado em um período de tempo Ap Ampere de pico é a corrente máxima obtida em uma condição ideal Ah Ampere hora a corrente máxima obtida ou consumida em uma hora 1 Exercício dimensionando um sistema de energia solar de uma residência Com base no consumo de energia média mensal da aula anterior eou verificando o histórico na sua conta ano mês para saber o consumo por dia Considere os consumos das residências conforme a seguir Casa 1 ligação 220v consumo mês 640 kWhmês usar painéis 450 W Casa 2 ligação 220v consumo mês 128 kWhmês usar painéis 250 W Casa 3 ligação 220v consumo mês 804 kWhmês usar painéis 550 W Casa 4 ligação 220v consumo mês 218 kWhmês usar painéis 335 W Note que caso a ligação da residência seja monofásica a taxa mínima da concessionária será 30 kWh se for bifásica será 50 kWh e se for trifásica será 100 kWh Essa informação pode ser usada para o dimensionamento uma vez que o consumidor irá pagar na fatura Considere a irradiação solar por meio das coordenadas ex Manaus AM via site httpwwwcresesbcepelbrindexphpdata Coordenadas Manaus Latitude 3044653 Sul Longitude 60107196 tem como resultado irradiação média 432 horas de sol pico HSP Com base nas aulas Ativ 4 e Ativ 5 Resolva o que se pede a Faça o cálculo da quantidade de placas solar para casa 1 2 3 e 4 considerando 25 de perdas no sistema b Qual a potência máxima kWpicodia que as placas deverão fornecer para o inversor solar para suprir a demanda de consumo mês para cada residência c Considerando a potência máxima kWpicodia visando a escolha do inversor Off Grid sabendo a exigência de segurança de 20 no dimensionamento do inversor solar Qual sua opção na escolha dos inversores para cada residência Resolva as questões e demostre os cálculos UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 24 e 26092024 Atividade em sala Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Exercícios resolvidos visando compreender a sequencia de cálculos para energia solar Aprendendo como dimensionar um sistema solar fotovotaico O conhecimento básico de alguns valores e grandezas Volt V é usado para medir tensões elétrica Ampere A é usado para medir corrente elétrica Watt W é utilizado para medir a potência e é o resultado da multiplicação de tensão pela corrente W V x A Desta forma tendo dois valores de grandeza poderemos calcular o terceiro Wp Watt de pico é a máxima potência obtida em condições ideais Wh Watt hora a potencia gerada ou consumida por hora É normal em geração de energia se determinar o total gerado em um período de tempo Ap Ampere de pico é a corrente máxima obtida em uma condição ideal Ah Ampere hora a corrente máxima obtida ou consumida em uma hora Nota Faça a relação de todos os equipamentos luzes etc que pretende ligar ao sistema verifique o consumo em Watts e a quantidade de horas que cada um ficará ligado por dia Multiplique os valores de consumo pelas horas de uso Some os resultados e obtenha o consumo diário de energia Quando se tratar de consumo não regular tais como residências de final de semana é preferível trabalhar com valores de consumo considerando os dias que não haverá consumo mas há geração e isso deve ser compensado com o armazenamento em baterias Dimensionamento do Painel Solar A escolha do painel solar é feita através de sua capacidade de geração em Ah Com o valor da potencia exigida em Watts por dia divida o valor pela tensão do sistema ex12 ou 24 V e obterá a correntedia necessária A W 12 ou 24 O resultado deve ser novamente dividido pelo tempo médio de insolação Com o valor em Ah encontrado escolha o painel que se iguala ou supera este valor na tabela de painéis Para 24V devese levar em conta que terá no mínimo 2 painéis solares do mesmo modelo interligados em série Dimensionamento do Controlador de Carga O controlador de carga é definido pela tensão de trabalho dos módulos e corrente A sua capacidade deve superar a corrente total dos painéis a serem conectados Caso a corrente supere o valor do controlador deve ser considerada a possibilidade de dividir a instalação por mais controladores e baterias Dimensionamento das Baterias Trabalhe com baterias seladas Estacionárias para uso energia solar e aplique o valor de consumo diário de corrente Ah vezes x 5 cinco Não é recomendável que as baterias trabalhem com menos de 50 de sua carga e quando há este risco o numero de baterias deve ser aumentado Nota Baterias fabricadas para descarga profunda possuem melhor rendimento podendo trabalhar com até 90 de sua capacidade e sua vida útil é muito maior que as convencionais Aplicar o valor de consumo diário de corrente x 3 três Procure sempre combinar baterias da mesma marca e capacidade Dimensionamento do Inversor Inversores são utilizados para energizar equipamentos em corrente alternada Procure saber qual a condição de onda optar por senoidal pura os equipamentos podem ser ligados Estes equipamentos possuem um fator de eficiência ou potência FP que é dado em proporção à perda do próprio circuito Calcule o consumo em Wh e compare com a capacidade REAL do inversor Capacidade em W x FP O inversor deve ter capacidade superior ao consumo Acesso ao site para cálculo de eletrodoméstico consumo por horas ligadas durante o campo Hrsdia pode alterar as horas e clica no sinal de igual que recalcula automaticamente consumo em Wh Fonte httpspowersuncomptcalculo UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 19 e 24092024 Atividade em sala Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear O conhecimento básico de alguns valores e grandezas Volt V é usado para medir tensões elétrica Ampere A é usado para medir corrente elétrica Watt W é utilizado para medir a potência e é o resultado da multiplicação de tensão pela corrente W V x A Exercícios resolvidos visando compreender a sequencia de cálculos para energia solar Como fazer o cálculo para energia solar o O cálculo de energia solar é feito da seguinte forma Energia Potência x Tempo x Rendimento O resultado multiplicado por 30 mostra a geração de energia em 1 mês Em geral o Rendimento será representado 1 020 ou 1 040 Como calcular quantidade de placas para energia solar Tomando como premissa e considerando a utilização de módulos fotovoltaicos de 265 Watts o cálculo para determinar quantos painéis fotovoltaicos será necessário será conforme a seguir Potência do módulo solar 265 x período de Tempo de pico solar 479 x Rendimento 1 020 101 kWhdia Fazendo por 30 dias do mês temos 303 kWhmês Agora se considerar instalar um sistema de energia solar é preciso saber quantos painéis solares serão necessários para um determinado imóvel Se for o caso de uma residência na região Norte que consome aproximadamente 600 kWhmês o cálculo de energia solar deverá ser realizado da seguinte forma Se 1 painel de 265 Wdia com tempo de 493 horas diárias de irradiação temos Energia 265 x 493 x 1 020 104 kWhdia com apenas um painel Cálculo mensal Energia 104 x 30 3120 kWhmês com apenas um painel Logo se a residência gera aproximadamente 250 kWhmês precisaremos de Y painéis solares 1 painel 3120 kWh Y painéis 250 kWh 1Y 3120250 3120 x Y 250 x 1 Y 2503120 Y 801 Logo serão necessários 8 painéis fotovoltaicos para uma instalação localizada no Norte Como calcular a área mínima para instalação de placas solares Agora podemos definir a potência total em MódulosPainéisPlacas que precisamos agora para saber qual a quantidade precisamos definir qual a potência dos Módulos que iremos utilizar hoje em dia as potências mais utilizadas são de 330 a 350 Wp e caso não se tenha muito espaço de telhado disponível utiliza se os Módulos de 400 Wp vejamos por que Ex Supondo 6440 330 19 ou 20 Módulos Placas com 2 m² ou seja área mínima de 40 m² 20 x 2 m² 40 m² Supondo 6440 400 16 ou 17 Módulos Placas com 2 m² ou seja área mínima de 34 m² 17 x 2 m² 34 m² Obs Os Módulos de 400 W possui praticamente a mesma dimensão dos Módulos de 330 W então perceba que temos por m² produção de energia superior com os Módulos de 400W o critério para definir qual módulo utilizar está relacionado ao espaço disponível no cliente e também é preciso fazer uma avaliação de custo benefício já que os módulos de 400 W tem um custo geralmente maior então dependendo da potência do sistema pode ser que não valha a pena Como calcular o valor da instalação do sistema solar O cálculo da instalação do seu sistema solar depende de suas necessidades e complexidades do local Isto quer dizer que você deve analisar a quantidade de energia em kWh que seu imóvel consome por mês A partir disso será feita uma simulação do valor da instalação de acordo com o consumo médio e o valor do kWh na região onde será instalado o sistema É possível contar com o auxílio de um simulador online para realizar a simulação de forma rápida e eficaz Basta preencher o formulário e descobrir o tamanho exigido para o seu sistema fotovoltaico assim como o valor das parcelas caso prefira financiálo Como calcular o payback de energia solar O payback de energia solar nada mais é do que geração de créditos energéticos quando o excesso não é utilizado Assim o retorno do investimento pode ser mensurado através do tempo em que já foi pago Exemplo Para calcular o payback é preciso dividir o valor do investimento pelo produto de energia gerada e o ano pela tarifa Exemplo R 25 200 kWh x 12 x 083 RkWh Desta forma sabendo que a vida útil de um sistema fotovoltaico é de 25 anos seu retorno em investimento pode ser pago em 5 anos UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Novo Exemplo resolvido Por exemplo Supondo que as características da edificaçãoresidência espaço disponível para instalação das placas solares demanda de consumo características da rede irradiação média recebida na região entre outros fatores Dessa forma o cálculo do sistema fotovoltaico se inicia com o levantamento do consumo médio em KWh dos últimos 12 meses do local onde o sistema será instalado Com essa informação é possível calcular os demais elementos que farão parte do sistema fotovoltaico adequado para suprir a demanda de consumo É fundamental fazer uma visita técnica preliminar para avaliar a área e as características da edificação Abaixo exemplificaremos como fazer os cálculos principais para iniciar o projeto fotovoltaico o Cálculo dos Painéis solares o Apuração da potência do inversor o Avaliação da área para instalação dos painéis fotovoltaicos o Medindo a radiação solar Esses pontos ajudam a entender as necessidades e as características que nortearão o planejamento e a escolha do sistema Além disso ao calcular o consumo de energia da instalação podemos descobrir inclusive a potência e a quantidade de placas que precisarão ser instaladas vide as etapas a seguir Cálculo dos painéis solares Saber calcular a quantidade de painéis solares necessários para o seu imóvel é de extrema importância para que o projeto seja adequado Tomemos como exemplo o caso de uma edificação que consome cerca de 500 kWhmês Considere que cada painel a ser instalado tenha 410W de potência e que a irradiação solar média na localidade seja de 45 kWhm² com uma perda de 20 Assim temos que energia gerada por painel seja igual a 1476 kWhdia 410 x 45 x 1 020 Cálculo mensal 1476 x 30 4428 kWhmês Considerando que a residência consome em média 500 kWhmês serão necessários X painéis solares para suprir essa demanda Vejamos No exemplo se 1 painel de 410W na região gera em média 4428 kWhmês Teremos assim para suprir a demanda de consumo de 500 kWhmês teremos que ter pelo menos 11 painéis no sistema fotovoltaico ou seja 5004428 Cálculo da potência do inversor De posse do cálculo dos painéis solares podese determinar a potência do inversor solar adequado para atender a demanda de consumo Existem diversos modelos e marcas de inversores A maioria aceita overload de potência para otimizar os custos e diminuir o tempo de retorno sobre o investimento O termo overload é utilizado para definir o máximo de potência de entrada que o inversor suporta acima de sua potência nominal Nesse exemplo poderia ser utilizado um inversor de 4kW com overload de 13 uma vez que a potência total em painéis seria de 45 1kW 11 painéis x 0410 kW Nessa etapa é importante avaliar também se a instalação dos painéis solares será realizada em orientações diferentes Se for o caso devese optar por um inversor que tenha pelo menos 02 MPPTs independentes para se obter maior eficácia na geração Cálculo da área para instalação dos painéis fotovoltaicos Se já temos a potência total em módulosplacaspainéis agora precisamos descobrir qual é área necessária para alocar todos os módulos seja no telhado ou no solo Para definir esse dado temos que saber as dimensões do módulo que será utilizado No exemplo estamos utilizando um módulo de 410W com as seguintes dimensões 2015mm de altura 996mm de largura Considerando que para o projeto exemplificado nesse artigo seriam utilizados 11 módulos a área necessária teria que ser de pelo menos 22m² 11 painéis x 2015m x 0996m É conveniente incluir aqui uma outra observação relevante os módulos de 410W apresentam praticamente as mesmas dimensões dos módulos de 335W também muito utilizados nos projetos fotovoltaicos O que precisa ser considerado nesse caso é espaço que o cliente dispõe para a instalação do sistema pois para mesma demanda de consumo utilizaria menos painéis de 410W uma vez que esse produz mais energia por m² contudo tem um preço mais elevado por W watt Logo a estrutura adequada de fixação dependerá do local onde os painéis serão instalados Se for sobre telhados será necessário definir o tipo das telhas para determinar a estrutura compatível com essa cobertura bem como do painel solar Medindo a radiação solar Para cálculos ainda mais precisos é recomendável realizar a mediação da radiação solar na área em que o sistema fotovoltaico será instalado Dessa maneira é possível descobrir exatamente qual é o potencial de geração de energia evitando que o aproveitamento seja abaixo do esperado Na superfície da Terra podemos dividir a irradiância solar em três componentes distintos sendo eles Irradiância Direta Normal DNI é aquele incidente diretamente em uma superfície que esteja exposta ao Sol Assim não se leva em conta a radiação difusa Irradiância Difusa Horizontal DIF é a radiação que se encontra dispersa e refletida de maneira incidente nas superfícies horizontais excluindose a DNI Irradiância Global Horizontal GHI é a soma da DNI com a DIF mais utilizada na prática do cálculo de radiação solar Em termos práticos a medição exata e precisa da radiação solar é feita por um Piranômetro Esse é o equipamento mais preciso para esse tipo de tarefa apesar de existirem recursos mais práticos e portáteis É importante realizar esse cálculo de maneira precisa levando em conta as diferentes horas do dia e os potenciais variáveis de geração de energia UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Para Leitura complementar Consulta da resolução 482 da ANEEL 2012 foi o marco regulatório que permitiu aos consumidores realizar a troca da energia gerada com a da rede elétrica criando as regras e o sistema que compensa o consumidor pela energia elétrica injetada na rede Principais Pontos de Importância da Resolução 482 da ANEEL Na regulamentação do processo de injeção e consumo de energia elétrica criouse o sistema de compensação de energia elétrica Resolução Normativa no 687 de 24 de novembro de 2015 em 01 de março de 2016 a Resolução 482 da ANEEL sofre grandes atualizações Fonte httpsensolareciacombrwpcontentuploads202003RN687Aneelpdf httpsantigoaneelgovbrdocuments65580414752877GeraC3A7C3A3oDistribuC3ADdaE28093regulamentaC3A7C3A3oatual eprocessoderevisC3A3opdf3def5a2ebaefbb592ce14f69a9cb2d88 A Resolução Normativa 687 da Anatel de 2012 a partir do dia 1º de março de 2015 entra em vigo tornando possível instalar pequenas usinas geradoras como as microturbinas eólicas geradores de biomassa e de energia solar fotovoltaica A nova resolução traz consideráveis melhorias sobretudo para o desenvolvimento da geração de energia solar no Brasil De acordo com as novas regras será considerada como microgeração a instalação de geradores com potência de até 75kW Acima dessa potência com valor de até 5MW já é possível considerar como minigeração No que diz respeito ao consumo da energia gerada quando a quantidade for superior à energia utilizada serão gerados créditos que poderão ser compensados pelo prazo de até 60 meses Gerador de energia solar ON GRID Esses geradores são sistemas conectados à rede elétrica e com ela trabalham em conjunto O painel solar capta a luz solar convertendoa em energia elétrica na forma de corrente contínua Na sequência a energia é enviada ao inversor interativo que se encarrega de transformála em corrente alternada para alimentar residências ou outras edificações Seus componentes básicos são os Módulos fotovoltaicos conhecidos por placas solares e pelo inversor interativo conhecido como inversor solar on grid ou gridtied interactive inverter Além destes há outros componentes de integração do sistema as estruturas de fixação das placas e seus equipamentos elétricos de proteção Os sistemas fotovoltaicos são suscetíveis às variações do clima e sua inconstância faz com que o inversor se comporte como um misturador de energia Isso significa que ele integra energia da rede ao quadro de luz Quando é necessário ele injeta a energia gerada em excesso na rede da concessionária pelo sistema É importante destacar que à noite ou em dias chuvosos e nublados toda a energia consumida ou parte dela é captada da concessionária E se você estiver se perguntando qual é a vantagem disso saiba que existe um sistema de compensação Mas como isso funciona A partir de 2012 a Aneel criou as regras a Resolução Normativa nº 482 que passou a compensar os consumidores pela energia injetada na rede Assim toda a energia produzida e injetada na rede volta para o consumo com a mesma proporção em forma de sistemas de crédito de energia Sendo assim se você instalar um sistema capaz de gerar toda a energia consumida na sua residência você não terá de pagar nada à concessionária Além disso com a atualização da Resolução Normativa nº 687 de 2015 foram criadas novas modalidades de geração Algumas permitem que o consumidor utilize esses créditos para abater a energia consumida em outras edificações Gerador de energia solar OFF GRID A principal característica do sistema OFFGRID sistema isolado é não estar conectado à rede elétrica ou seja ele se auto alimenta por meio de baterias Assim são indicados para locais sem acesso à rede elétrica das concessionárias de energia São usados principalmente para eletrificação de cercas de postes de luz e bombeamento de água Por isso tratase de um sistema completo que reúne todos os componentes conforme elencamos a seguir o Bloco gerador painéis solares cabos e estrutura de suporte o Bloco de condicionamento de potência inversor off grid e controlador de carga o Bloco de armazenamentobaterias Nesse sistema a energia produzida é armazenada em baterias para garantir seu funcionamento em períodos com pouca ou nenhuma incidência de luz solar São os dias chuvosos nublados e à noite Durante o dia a geração de energia excede o consumo Então esse plus é enviado à bateria para ser usado no momento em que o consumo é maior que a produção Nos geradores off grid as baterias constituem a única fonte provedora de energia Caso falte luz solar portanto é necessário dimensionálas de acordo com as características do clima local e da demanda de energia sobre o sistema É preciso calcular com precisão a quantidade de energia necessária ao local a ser abastecido Então conforme o clima é preciso determinar a capacidade máxima de armazenamento de energia das baterias Dessa forma há como assegurar que o sistema não será interrompido provocando desabastecimento Sistemas OFF GRID podem ser de pequeno ou grande porte Os geradores de pequeno porte produzem energia em menor escala mas com independência da rede da concessionária São também indicados para utilização em antenas de comunicação residências e empreendimentos em locais remotos e monitoramento de radares Em geral sua capacidade energética varia de 15 KWp a 20 KWp Os geradores OFF GRID de grande porte são usados em altas demandas de energia também em locais de difícil acesso à rede convencional São instalados em fazendas minerações comunidades isoladas e empresas localizadas em áreas remotas Geralmente apresentam capacidade energética de 1 MWp a 20 MWp UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção FT06 Prof Joaquim Maciel 2024 Disciplina Energia e Meio Ambiente Curso Eng de Produção 20242 Ambiente Virtual Cód Turma 7ojcmwt classroom Prof Joaquim Maciel da Costa Craveiro aula dias 03 e 08102024 Atividade em sala Tópico da ementa Energia consumo e demanda Planejamento Integrado de Recursos Fontes renováveis de energia solar eólica biomassa hídrica Fontes não renováveis de energia petróleo gás carvão nuclear Exercícios de revisão prova P1 1 Considere uma residência com o consumo médio de energia elétrica 2575 kWhdia Determine o que se pede a Qual a quantidade de painéis solar para suprir esta demanda considerando perda do sistema de 25 E com irradiação média 432 horas de sol pico HSP b Sabendo que a potência em kW pico do cálculo acima deve ser considerado 20 no dimensionamento do inversor solar Qual deve ser o inversor solar escolhido Saída senoidal de onda pura 2 O cálculo do Banco de baterias estacionária para sistema OFF GRID para o inversor acima definido se optar por inversor solar tipo 5KVA Saída Potência máxima 5000VA 5000W Tensão de saída 230Vca com ativação de ligação baterias de 48Vcc Determine o que se pede a Qual a capacidade útil considerando dados acima em kWhdia sem considerar a profundidade de descarga da bateria b Qual a capacidade real c Qual a corrente do modulo solar Nota Se um painel em condições normais produz 335W com especificação do fabricante 879A e 3810V em corrente contínua Se Potência nominal Pmáx 450 W Tensão de circuito aberto Voc 493 V Corrente de curtocircuito Isc 116 A Se Pmáx 350W Voc 467V e Isc 971 A Se Pmáx 550W Voc 498V e Isc 1393 A d Qual a quantidade de baterias necessárias considerando uma profundidade de descarga da bateria 30 para manter a vida útil 3 Considerando uma residência que consome em média 500 kWhmês Qual a quantidade de painéis solares para suprir essa demanda se optar por painel de 450W de potência e que a irradiação solar média na localidade seja 432 HSP com uma perda de 25 no sistema 4 Exercício dimensionando um sistema de energia solar de uma residência Com base no consumo de energia média mensal conforme dados abaixo Casa 1 ligação 220v consumo mês 820 kWhmês usar painéis 450 W Casa 2 ligação 220v consumo mês 320 kWhmês usar painéis 350 W a Faça o cálculo da quantidade de placas solar para casa 1 2 considerando 25 de perdas no sistema irradiação solar média na localidade seja 432 HSP b Qual a potência máxima kWpicodia que as placas deverão fornecer para o inversor solar para suprir a demanda de consumo mês para cada residência c Considerando a potência máxima kWpicodia visando a escolha do inversor Off Grid sabendo a exigência de segurança de 20 no dimensionamento do inversor solar Qual sua opção na escolha dos inversores para cada residência e quantidade d Qual a quantidade de baterias necessárias considerando uma profundidade de descarga da bateria 20 para manter a vida útil em cada residência Demonstre os cálculos