Estratégias para minimizar o consumo de energia elétrica no apoio a sistemas solares de aquecimento de água

É muito difícil falar sobre aquecimento de água usando energia solar, sem falar em energia de apoio, ou auxiliar. Essa indispensável energia auxiliar, que pode ser eletricidade, gás ou um outro combustível qualquer, tem por objetivo substituir a energia solar nos dias nublados, ou complementá-la nos períodos de baixa radiação solar. Sua finalidade é manter um certo volume de água quente dentro das condições mínimas de temperatura para uso imediato. Essa energia, tão importante para a eficácia do sistema, tem sempre um custo agregado que deve ser considerado no projeto. A escolha do tipo de energia auxiliar recai justamente sobre a eletricidade por sua facilidade de controle e baixo investimento inicial. O custo da energia elétrica, contudo, é hoje alto o suficiente para que a fração elétrica no consumo de energia do sistema seja importante e passe a merecer mais atenção. Esta dissertação visa a estudar estratégias para minimizar o consumo de energia elétrica auxiliar. O trabalho foi desenvolvido através da simulação do atendimento de uma residência unifamiliar, habitada por cinco pessoas, com um consumo de água quente variável ao longo do dia e igual para todos os dias do ano. Empregou-se para as simulações de todos os casos estudados, o software TRNSYS em sua versão 14.2, (KLEIN, 1997) que demonstrou eficácia e coerência nos resultados obtidos Ao longo do trabalho foram simulados mais de setecentos casos, variando-se parâmetros como área de coletores, volume do reservatório, potência elétrica, dentre outros. Com os resultados obtidos nas simulações foram elaboradas tabelas e gráficos dos quais foi possível retirar algumas conclusões relevantes tais como a dependência do consumo de energia auxiliar com o volume do reservatório, número de coletores, potência da resistência de aquecimento e sua altura, bem como a altura do termostato. A partir dos resultados deste trabalho foi possível a elaboração de uma série de recomendações relativas a estudo e a projeto de sistemas de aquecimento solar de água quente para uso doméstico, visando à otimização na utilização do sistema de energia auxiliar.

Análise energética de sistemas de aquecimento de água com energia solar e gás

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

Otimização de sistema de absorção, com coletores solares, para refrigeração de espaços condicionados termicamente (a chiller)

Nos dias que correm questões ambientais e considerações energéticas obrigam a uma inovação constante na procura de soluções de baixo consumo energético e de impacto ambiental baixo, nomeadamente no que diz respeito aos sistemas de climatização e refrigeração. Têm vindo a ser criadas medidas, tanto a nível internacional como nacional, no sentido de reduzir as emissões nocivas para a atmosfera, consequência do excessivo consumo de combustíveis fósseis, e do aumento da rentabilidade da energia e maior utilização de energias renováveis. O presente estudo de dimensionamento de um sistema de absorção, a brometo de lítio/água, com coletores solares, tem por base o sistema de compressão existente num edifício de serviços no centro de Lisboa. Foi efetuada uma analise simplificada dos seus dados de consumo energético, de maneira a verificar a viabilidade económica da substituição do equipamento existente e instalação de um sistema de coletores solares. Concluiu-se que a substituição do equipamento e a instalação de coletores solar, não é atrativa do ponto de vista económico, nesta solução em particular. Contudo, verifica-se uma considerável redução do impacto ambiental do consumo energético do edifício.

Concepção de sistema de refrigeração por absorção, com aquecimento por painéis solares

O presente trabalho é constituído por dois temas principais: as máquinas de absorção LiBr/H2O e NH3/H2O, e os sistemas solares capazes de fornecer calor aos geradores das máquinas. Na primeira parte são referidos os diferentes sistemas de absorção, tendo sido descrito o seu funcionamento com os respectivos esquemas de princípio tendo sempre em atenção a sua optimização energética. Fez-se um estudo sobre os processos termodinâmicos associados ao funcionamento do ciclo NH3/H2O, para as temperaturas nos diferentes componentes aplicados num sistema de climatização Após esta análise termodinâmica foi realizado um estudo concreto para uma máquina, com a potência frigorífica de 16,9 kW, valor real da máquina de absorção ROBUR Modelo GAHP-AR, que servirá de base para a implementação de um sistema de fornecimento de calor, obtido com um conjunto de painéis solares. A segunda parte deste trabalho é dedicada aos sistemas solares, com uma análise dos diversos tipos de painéis, e respectivo funcionamento. Procurámos realizar o dimensionamento e optimização dessa instalação de captação de energia solar, de modo a captar cargas térmicas para um circuito de água, e assim fornecer a energia necessária ao correcto funcionamento do gerador do sistema de absorção.

Estudo de aplicação de coletores solares na produção de eletricidade e calor para uso doméstico

O trabalho apresentado explora o aproveitamento da energia solar para suprir as necessidades energéticas, tanto elétricas como térmicas, de uma habitação tipo 3, recorrendo ao uso de coletores solares, em que o fluido de trabalho é água. As necessidades elétricas serão supridas através da produção de energia com recurso a um ciclo de Rankine, em que fluido de trabalho é um frigorigénio aquecido através de um permutador cujo fluido quente será uma mistura, de água com anticongelante, aquecida pelo coletor solar. Por outro lado, as necessidades térmicas serão satisfeitas através do calor libertado no ciclo de Rankine. Na instalação solar estará integrado um acumulador térmico com apoio energético, caldeira elétrica, que funcionará nas situações em que coletor seja insuficiente para satisfazer as necessidades térmicas. No final será feita uma avaliação económica para que possa atestar a viabilidade económica do projeto, tendo em conta os seus custos totais versus as poupanças energéticas que este sistema origina.

Efeitos do manejo de Eichhornia crassipes sobre a qualidade da água em condições de mesocosmos

As macrófitas, apesar da enorme importância na dinâmica do ambiente aquático, quando formam extensas e densas colonizações, promovem uma série de prejuízos ao ambiente e aos usos múltiplos dos reservatórios. Nessas situações, há necessidade de redução de seu tamanho populacional, seja reduzindo as condições favoráveis ao crescimento, seja por meio do controle direto das plantas. Dentre as macrófitas aquáticas que promovem esses tipos de problema, o aguapé (Eichhornia crassipes) é considerada a mais importante. Seu controle é praticado em todo o mundo. O diquat tem sido bastante utilizado para o controle desta planta, em razão de seu baixo custo, eficácia, rapidez de controle e baixa toxicidade no ambiente aquático. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os possíveis impactos causados pelo controle de Eichhornia crassipes sobre algumas características de qualidade da água em mesocosmos. Para isso, cinco situações experimentais foram estudadas: CPCH - mesocosmo colonizado por aguapé, o qual foi controlado pela aplicação do herbicida diquat; CPCG - mesocosmo colonizado por aguapé, o qual foi morto por congelamento; CPSH - mesocosmo colonizado com aguapé, sem controle; SPCH - mesocosmo sem macrófitas e com aplicação de diquat na superfície da água; e SPSH - mesocosmo sem macrófitas aquáticas e sem aplicação. O herbicida diquat foi utilizado na dose de 7,0 L da formulação comercial Reward/ha. A temperatura foi mais elevada nos mesocosmos sem plantas, devido à maior incidência de raios solares na coluna d'água. As concentrações de oxigênio dissolvido foram menores nos mesocosmos colonizados pelo aguapé e também tiveram rápida queda após o controle das plantas tanto com diquat como por congelamento. O pH da água foi maior nos mesocosmos sem a cobertura da macrófita. Os valores de sólidos totais dissolvidos (STD) e de condutividade elétrica foram maiores nos tratamentos com morte por congelamento e pelo diquat e em mesocosmos colonizados sem controle da macrófita. Esse efeito pode ser devido à presença de material orgânico em suspensão e à maior concentração de nutrientes presentes na água. Comparando os mesocosmos sem plantas, sem e com a aplicação de diquat na superfície da água, os valores das características avaliadas foram estatisticamente similares, levando à conclusão de que as alterações observadas nos fatores analisados decorrem principalmente da decomposição das plantas.

Educación para la salud : guía práctica para promover estilos de vida saludables.

Resumen basado en el de la publicación

Adicción a las redes sociales y nuevas tecnologías en niños y adolescentes : guía para educadores.

Resumen basado en el de la publicación

Aplicação do modelo discreto-contínuo para o caso da escolha do sistema de aquecimento de água domiciliar e o efeito sobre o consumo de energia elétrica

O objetivo deste trabalho passa por entender o impacto dos fatores não observáveis na escolha do sistema de aquecimento de água na intensidade do consumo de eletricidade domiciliar. Para isto será aplicado um modelo discreto-contínuo para entender o efeito da escolha discreta do tipo de aquecimento de água domiciliar sobre o consumo de energia elétrica do mesmo domicílio, escolha contínua. Primeiramente foi usado um modelo LOGIT e por meio deste foram entendidos os fatores que influenciam a escolha discreta do consumidor. Com os resultados encontrados na escolha discreta, temos em um segundo momento que constatar se esta escolha é significante para a intensidade do consumo de energia elétrica. Os resultados obtidos usando o método de Hausmann demonstraram que ignorar este fator (escolha discreta) pode levar a estimadores viesados para a parte contínua do modelo, ou seja, a escolha discreta é significante e ajuda a explicar o consumo de energia elétrica domiciliar. Os resultados mostraram que temos diferenças de até 10% no estimador obtido quando ignoramos este fator. É importante notar que este tipo de falha no cálculo, pode trazer problemas na decisão e na quantidade de investimento de um país. Além disso, os resultados reforçaram e ratificaram o trabalho desenvolvido por Dubbin e McFadden (1984) que foram usados como base para o estudo.

Efeitos do manejo de Eichhornia crassipes sobre a qualidade da água em condições de mesocosmos

As macrófitas, apesar da enorme importância na dinâmica do ambiente aquático, quando formam extensas e densas colonizações, promovem uma série de prejuízos ao ambiente e aos usos múltiplos dos reservatórios. Nessas situações, há necessidade de redução de seu tamanho populacional, seja reduzindo as condições favoráveis ao crescimento, seja por meio do controle direto das plantas. Dentre as macrófitas aquáticas que promovem esses tipos de problema, o aguapé (Eichhornia crassipes) é considerada a mais importante. Seu controle é praticado em todo o mundo. O diquat tem sido bastante utilizado para o controle desta planta, em razão de seu baixo custo, eficácia, rapidez de controle e baixa toxicidade no ambiente aquático. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os possíveis impactos causados pelo controle de Eichhornia crassipes sobre algumas características de qualidade da água em mesocosmos. Para isso, cinco situações experimentais foram estudadas: CPCH - mesocosmo colonizado por aguapé, o qual foi controlado pela aplicação do herbicida diquat; CPCG - mesocosmo colonizado por aguapé, o qual foi morto por congelamento; CPSH - mesocosmo colonizado com aguapé, sem controle; SPCH - mesocosmo sem macrófitas e com aplicação de diquat na superfície da água; e SPSH - mesocosmo sem macrófitas aquáticas e sem aplicação. O herbicida diquat foi utilizado na dose de 7,0 L da formulação comercial Reward/ha. A temperatura foi mais elevada nos mesocosmos sem plantas, devido à maior incidência de raios solares na coluna d'água. As concentrações de oxigênio dissolvido foram menores nos mesocosmos colonizados pelo aguapé e também tiveram rápida queda após o controle das plantas tanto com diquat como por congelamento. O pH da água foi maior nos mesocosmos sem a cobertura da macrófita. Os valores de sólidos totais dissolvidos (STD) e de condutividade elétrica foram maiores nos tratamentos com morte por congelamento e pelo diquat e em mesocosmos colonizados sem controle da macrófita. Esse efeito pode ser devido à presença de material orgânico em suspensão e à maior concentração de nutrientes presentes na água. Comparando os mesocosmos sem plantas, sem e com a aplicação de diquat na superfície da água, os valores das características avaliadas foram estatisticamente similares, levando à conclusão de que as alterações observadas nos fatores analisados decorrem principalmente da decomposição das plantas.

Viabilidades térmica, econômica e de materiais de um sistema solar de aquecimento de água a baixo custo para fins residenciais

An solar alternative system for water heating is presented. Is composed for one low cost alternative collector and alternative thermal reservoir for hot water storing. The collector of the system has box confectioned in composite material and use absorption coils formed for PVC tubes. The box of hot water storage was confectioned from a plastic polyethylene drum used for storage of water and garbage, coated for a cylinder confectioned in fiber glass. The principle of functioning of the system is the same of the conventionally. Its regimen of work is the thermosiphon for a volume of 250 liters water. The main characteristic of the system in considered study is its low cost, allowing a bigger socialization of the use of solar energy. It will be demonstrated the viabilities thermal, economic and of materials of the system of considered heating, and its competitiveness in relation to the available collectors commercially. Relative aspects will be boarded also the susceptibility the thermal degradation and for UV for the PVC tubes. It will be shown that such system of alternative heating, that has as main characteristic its low cost, presents viabilities thermal, economic and of materials

Projeto, construção e análise de desempenho de coletores solares alternativos utilizando garrafas pet

A solar alternative system for water heating is presented. It work on a thermosiphon, consisting of one or two alternative collectors and a water storage tank also alternative, whose main purpose is to socialize the use of energy mainly to be used by people of low income. The collectors were built from the use of pets bottles, cans of beer and soft drinks and tubes of PVC, ½ " and the thermal reservoirs from a drum of polyethylene used for storage of water and garbage placed inside cylinder of fiber glass and EPS ground between the two surfaces. Such collectors are formed by three elements: pet bottles, cans and tubes absorbers. The heating units, which form the collector contains inside the cans that can be closed, in original form or in the form of plate. The collectors have an absorber grid formed by eight absorbers PVC tube, connected through connections at T of the same material and diameter. It will be presented data of the thermal parameters which demonstrate the efficiency of the heating system proposed. Relative aspects will be boarded also the susceptibility the thermal degradation and for UV for the PVC tubes. It will be demonstrated that this alternative heating system, which has as its main feature low cost, presents thermal, economic and materials viabilities

Estudo térmico de um sistema solar de aquecimento de água residencial para duas configurações de superfície absorvedora

It presents a solar collector to be used in a system for heating water for bathing, whose main characteristics are its low cost and easy manufacturing and assembly. The absorbing surface of the collector is formed by an aluminum plate with eight flaps where they lodge PVC pipes. The catchment area of solar radiation corresponds to 1.3 meters. The collector box was made of wood, is covered by transparent glass and thermal insulation of tire chips and expanded polystyrene (EPS). Absorber tubes were connected in parallel through the use of PVC fittings and fixed to the plate by the use of metal poles and rivets. The entire absorber received paint flat black for better absorption of sunlight. The system worked on a thermosiphon assembly and absorber of the collector has been tested in two configurations: with the tubes facing up, directly exposed to the impact of sunlight and facing down, exchanging heat with the plate by conduction. It was determined the most efficient configuration for the correct purpose. The solar collector was connected to a thermal reservoir, also alternative, low-cost forming the system of solar water heating. We evaluated thermal parameters that proved the viability of the heating system studied

Análise da viabilidade econômica de um sistema de aquecimento solar de água para uma empresa do setor hoteleiro

This paper presents an analysis of technical and financial feasibility of the use of a solar system for water heating in a fictitious hotel located in the Northeast region. Thereunto it is used techniques of solar collectors´ sizing and methods of financial mathematics, such as Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Payback. It will also be presented a sensitivity analysis to verify which are the factors that impact the viability of the solar heating. Comparative analysis will be used concerning three cities of distinct regions of Brazil: Curitiba, Belém and João Pessoa. The viability of using a solar heating system will be demonstrated to the whole Brazil, especially to the northeast region as it is the most viable for such an application of solar power because of its high levels of solar radiation. Among the cities examined for a future installation of solar heating systems for water heating in the hotel chain, João Pessoa was the one that has proved more viable.