INTRODUÇÃO
Sustentabilidade vem do termo "sustentável", provém do latim sustentare (sustentar; defender; favorecer, apoiar; conservar, cuidar). Segundo o Relatório de Brundtland (1987), o uso sustentável dos recursos naturais deve "suprir as necessidades da geração presente sem afetar a possibilidade das gerações futuras de suprir as suas".
O conceito de sustentabilidade começou a ser delineado na Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente Humano (United Nations Conference on the Human Environment - UNCHE). Realizada em Estocolmo de 5 a 16 de junho de 1972, a UNCHE foi a primeira conferência das Nações Unidas sobre o meio ambiente e a primeira grande reunião internacional organizada para discutir as atividades humanas em relação ao meio ambiente.
Sustentabilidade é de fato um conceito sistêmico, relacionado com a continuidade de aspectos econômicos, sociais, culturais e ambientais da sociedade humana que, preservam a biodiversidade e os ecossistemas naturais, planejando e agindo em sua manutenção.
Os projetos de sustentabilidade ambiental visam à satisfação das necessidades da geração presente sem comprometer a capacidade das futuras gerações. Este projeto de sustentabilidade é um meio preservar o meio ambiente, de tal forma que a sociedade e as suas economias possam satisfazer as suas necessidades.
A energia gerada pelo Sol é inesgotável, na escala terrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje, sem sombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais promissoras com relação outros tipos de geração de energia. Energia Solar usa as placas Fotovoltaicas, é uma fonte de energia renovável obtida pela conversão de energia luminosa em energia elétrica.
Um empreendimento sustentável deve obedecer alguns requisitos básicos de projetos de sustentabilidade ambiental; ser ecologicamente correto, economicamente viável, socialmente justo e culturalmente aceito.
Com os meios de comunicação, fortalece a consciência da população, quanto à necessidade da utilização de uma energia que não destrua o meio ambiente, dentro do conceito de sustentabilidade.
O desenvolvimento tecnológico no setor de aproveitamento de fontes de energia alternativa. O Sol é uma fonte de energia limpa, além de fonte de vida, é a origem de toda as formas de energia que o homem vem utilizando durante sua história e pode ser a resposta para a questão do abastecimento energético no futuro.
Discutiremos, nas próximas seções, a disponibilidade da energia proveniente do Sol, os métodos de captação desta energia e possíveis usos e aplicações.
As facilidades de um sistema fotovoltaico com baixo custo de manutenção e vida útil longa, faz com que sejam de grande importância para instalações em lugares desprovidos da rede elétrica ou em lugares onde seja implementado um projeto de sustentabilidade, mesmo com retorno de investimento em longo prazo.
Com o objetivo de propor um sistema que diminua o custo de energia com a implementação de uso da energia solar na instituição de ensino Unipê em alguns ambientes.
Faremos um estudo de implantação do projeto na iluminação do bloco ”S”, faremos cálculos para ser feito a instalação e consumo atual de energia elétrica.
Um sistema de energia solar consegue alimentar qualquer equipamento eletrônico, principalmente em lugares onde não tenha energia convencional. A energia elétrica é a fonte principal para desenvolver os trabalhos nos dias de hoje.
Existem projetos em funcionamento na cidade de João Pessoa, encontra-se na praia do Cabo Branco, tem um equipamento que utiliza um painel fotovoltaico para alimentar o circuito que controla entrada e saída das bicicletas com trava eletrônica (Aluguel de bicicleta) mostrado na ilustração 5.
No Laboratório de Energia Solar - LES da UFPB tem várias painéis instalados, no projeto são alimentadas várias lâmpadas, quando atinge uma potência de consumo maior que do painel fornece é chaveado automaticamente para rede elétrica convencional, mostrado os painéis na ilustração 6.
Nosso projeto foi desenvolvido uma logo marca e está sendo divulgado nas redes sociais, Facebook, Blog,Twitter e com um vídeo no YouTube. mostrando seu funcionamento.
1 ENERGIA SOLAR
A conversão direta da energia solar em energia elétrica pode ocorrer através de dois processos: conversão termoelétrica e conversão fotovoltaica.
Atualmente, os sistemas fotovoltaicos vêm sendo utilizados em instalações remotas possibilitando vários projetos sociais, de irrigação e comunicações. Nosso projeto tem como finalidade a implantação de placa fotovoltaico que fornecem energia elétrica, obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). O módulo fotovoltaico é construído por células semicondutores constituídos de cristais de silício nos quais se introduzem impurezas (pequenas porcentagens de boro ou arsênio).
Com isso, formam-se no condutor regiões de tipo N e do tipo P, com propriedades diferentes: na região N há excesso de elétrons enquanto na região P apresentam-se lacunas que podem ser preenchidas por elétrons. Quando atinge o cristal, a luz excita os seus elétrons, que tendem a se deslocar pelo semicondutor, o que resulta numa corrente continua.
A conexão mais comum de células fotovoltaicas em módulos é o arranjo em série. Este consiste em agrupar o maior número de células em série onde soma-se a tensão de cada célula chegando a um valor final acima de 12V o que possibilita a carga de acumuladores para baterias.
O que transforma o espectro solar em energia é a intensidade da luz, quando o dia é de céu sem nuvens o painel estará produzindo 100% da sua capacidade, nos dias nublados ou chuvosos o painel gera energia com menor intensidade.
Um sistema fotovoltaico pode ser classificado em três categorias distintas: sistemas isolados, híbridos ou conectados a rede. Os sistemas obedecem a uma configuração básica onde o sistema deverá ter uma unidade de controle de potência e também uma unidade de armazenamento, onde mostra na ilustração 1.
Ilustração 2 - Configuração de um sistema fotovoltaico em residência.
Sistemas isolados, em geral, utilizam-se de alguma forma de armazenamento de energia. Este armazenamento pode ser feito através de baterias.
Em sistemas que necessitem do armazenamento de energia em baterias, usa-se um dispositivo para controlar a carga na bateria. O “controlador de carga” tem como principal função não deixar que haja danos na bateria por sobrecarga. O controlador de carga é usado em sistemas pequenos em que os aparelhos utilizados são de baixa tensão e corrente contínua (CC).
Controlador de Carga ou regulador da carga, tem como finalidade controlar a carga das baterias, evitando que sobrecarreguem, o controle da carga para automaticamente quando as baterias ficam com carga completa, tendo medidores ou luzes para mostrar o estado das baterias no processo de carga.
As Baterias recebem e armazenam a energia elétrica da C.C., e podem imediatamente fornecer eletricidade armazenada segundo as necessidades.
Para alimentação de equipamentos de corrente alternada (CA) é necessário a instalação de um inversor. Este dispositivo geralmente incorpora um seguidor de ponto de máxima potência, necessário para otimização da potência final produzida. O Inversor converte a alimentação de DC Armazenada nas baterias para C.A. em 220 volts. Depois da conversão para C.A., o inversor ligado ao disjuntor fornece a energia da instalação solar diretamente para circuito elétrico. Os inversores para o a versão doméstica vêm com potências na ordem dos 50 a 5500 watts.
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Vantagens do sistema fotovoltaico :
· O sistema fotovoltaico é de fácil instalação dos módulos permite montagens simples e adaptáveis a várias necessidades energéticas.
· Uma vez instalado, o custo de operação é reduzido.
· A manutenção não necessita de técnico altamente qualificada.
· A tecnologia fotovoltaica apresenta qualidades ecológicas: não poluente, silencioso e não perturba o ambiente.
· Vida útil superior a 25 anos
1.1 Metodologia
Esse trabalho proposto foi realizado um estudo para implantação de um sistema de energia solar no Bloco “S” da Instituição UNIPÊ, foi feito cálculos necessários para atender a demanda de energia do bloco que contem 4 salas de aulas, 2 banheiros e corredor.
Com o projeto vamos instalar um conversor A/D para fazer um monitoramento do fornecimento de energia das placas fotovoltaicas, o conversor A/D tem como objetivo transformar o sinal analógico em digital para ser coletado no computador todas as variações da voltagens recebida das placas, para termos a garantia do fornecimento de energia.
Para ser implantado o projeto no Bloco “S” da UNIPÊ foi feito um estudo dos cálculos de consumo da energia elétrica convencional, depois feito os cálculos das quantidades de placas, controladores de carga, inversores e baterias necessárias para manter as salas do Bloco “S” em funcionamento. Foi verificado também que a coberta do bloco tem estrutura adequada para instalação das placas fotovoltaicas.
Ilustração 4 - Unipê_Bloco S
Fonte: Grupo, 2011
Foram coletados dados com relação ao consumo/dia tomando-se como base uma estimativa de horas de consumo, feito assim a contagem total de lâmpadas utilizadas nas salas de aulas, banheiros e corredor do bloco “S” para fazer um demonstrativo do consumo da energia elétrica. A formula E = P x t para se chegar ao consumo/dia de cada lâmpada, sabendo que neste caso t será em horas, P a potência e E em Wh.
Cálculo do consumo de energia do Bloco S – Unipê
| LOCAL | Qtde lâmpada | Potência | Total/ dia P/ hora | Total hora p/ dia | Total/Mês (26dias) |
| 3 Salas de aula | 36 | 40W | 1440w | 1440 x 10 = 14400 | 14400x26= 374,4 KWh |
| WC masculino | 4 | 40W | 160w | 160 x 5 = 800 | 800x 26 = 20,8 KWh |
| WC feminino | 4 | 40W | 160w | 160 x 5 = 800 | 800x 26 = 20,8 KWh |
| Corredor | 12 | 40W | 480w | 480 x 10 = 4800 | 4800x26 = 124,8 KWh |
| | 20800W p/ dia | 540,8 KWh p/ mês | |||
| Valor pago para Energisa (0,3488 x 540,8) R$ = 188,63 | |||||
Tabela 1 – Calculo do consumo do Bloco “S”
A energia gerada por um painel fotovoltaico é resultante da multiplicação da potencia da placa com tempo mínimo de horas de sol pleno, esse valor corresponde SP = 4,4h/dia. Energia fornecida com o painel fotovoltaico modelo: KC-130T (130W) p/ dia.
Ep = Pp x SP
Ep = 130 x 4,4