O Projeto Integrador I: Edifícios Sustentáveis

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Engenharia Civil – EAD

Rodrigo da Silva Fernandes

RA 4291972

SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

2023/1 - Projeto Integrador I: Edifícios Sustentáveis

2023

SUMÁRIO

I – RESUMO.

II – INTRODUÇÃO.

III- SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA.

IV – SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA ATENDER TODA DEMANDA ELÉTRICA DA CASA.

V – MATERIAIS UTILIZADOS.

VI – CONCLUSÃO

VII – REFERÊNCIAS

I -RESUMO

A residência do estudo está localizada na cidade de Juiz de Fora, Minas Gerais, e possui coordenadas 21,77°S e 43,38°W. A cobertura já foi projetada com uma estrutura que suportasse o peso dos módulos e seus respectivos suportes de fixação, sem risco de sobrecarga.

Não há presença de sombreamento na cobertura da residência, pelo fato de ser um bairro residencial. A cobertura voltada para os fundos da casa é a melhor opção para a instalação dos painéis, pois está voltada para o norte, recebendo maior quantidade de radiação solar. Os dados meteorológicos podem ser obtidos através da Estação Meteorológica Automática de Juiz de Fora.

II – INTRODUÇÃO

A energia solar fotovoltaica é obtida quando a luz solar se converte em eletricidade, utilizando uma tecnologia baseada no efeito fotoelétrico. Trata-se de um tipo de energia renovável, inesgotável e não poluente, que pode ser gerada em instalações que vão desde os pequenos geradores para autoconsumo até as grandes usinas fotovoltaicas. Descubra como esses enormes campos solares funcionam.

O crescente aumento do consumo de energia elétrica e sua utilização de maneira sustentável têm sido tema para discussões e acordos a níveis nacionais e internacionais.
É fato que existem inúmeros desafios para garantir um desenvolvimento embasado em medidas que visem o abastecimento energético sustentável, otimizando o uso dos recursos naturais. De tal maneira, a eficiência energética, se apresenta como uma das soluções que agregam mais benefícios, tanto ambientais como econômicos e sociais.
A energia solar é uma fonte de energia limpa, abundante e renovável, que usa apenas a luz solar. Seus equipamentos duram mais de 25 anos e permitem sua independência energética. Além disso, a sua residência ou prédio da empresa se tornam mais valorizados no mercado imobiliário.

III – SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

No estudo de implantação de sistemas fotovoltaicos devem ser levados em conta vários fatores que dizem respeito principalmente a localização da residência. Portanto, devemos levantar alguns dados sobre a residência, para então, começar a pensar na viabilidade do projeto.
A residência de estudo, é situada na cidade de Juiz de Fora, Minas Gerais, e tem coordenadas 21,77°S e 43,38°O. Essas informações são relevantes para conhecer o comportamento de radiação solar durante o ano no local.
O projeto arquitetônico da residência, já previa uma futura instalação deste sistema, portanto, sua cobertura já foi projetada com uma estrutura que aguentasse o peso dos módulos e de seus respectivos suportes de fixação, sem qualquer risco de sobrecarga. Além disso, a cobertura já possui suporte adequado para facilitar a instalação das estruturas de fixação dos módulos, e ainda possui um cômodo, próximo aos possíveis locais para instalação dos módulos, para acomodar um ou mais inversores.
Devido a estes detalhes pensados no projeto da residência, há um favorecimento para a instalação do sistema, pois os gastos da instalação do sistema estão apenas na compra dos equipamentos e na instalação dos mesmos.
Um aspecto muito limitante para instalações de sistemas fotovoltaicos é a presença de sombreamento no local onde se deseja instalar os módulos, e, portanto, não deveria deixar de ser analisado para o nosso caso.

Através de uma simples inspeção visual pode-se notar que não há qualquer presença de sombreamento na cobertura da residência, devido ao fato de ser um bairro residencial, não havendo prédios e nem mesmo outras residências mais altas ou árvores no seu entorno.
O telhado voltado para os fundos da casa é a melhor escolha para instalação dos painéis, pois é voltado para o Norte, recebendo maior quantidade de radiação solar, e além disso, o telhado da frente fica livre, fazendo com que não seja comprometida a estética da construção.

A área máxima disponível no telhado dos fundos é de 52 m², porém, é ideal que seja reservado espaço para instalação de outros equipamentos como para-raios e antenas; portanto, vamos considerar que a área disponível para instalação de painéis é de apenas 45 m².

Os dados meteorológicos podem ser obtidos através da Estação Meteorológica Automática de Juiz de Fora, devido a sua proximidade com a residência, que no caso estão a uma distância inferior a 10 km, e por isso podemos assumir com alto grau de segurança que a residência está exposta as mesmas condições meteorológicas de radiação solar e temperatura ambiente. Para sabermos a dimensionar o sistema, precisamos informar apenas a cidade, o estado, e o consumo mensal da residência em kWh. Como o consumo da residência varia de mês para mês, calculamos a média dos três valores de consumo mensais a que tivemos acesso conforme foto a baixo, o que resulta no valor de 981 kWh.

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Os dados são considerados ultrapassados no que diz respeito ao preço da energia elétrica, mas como não estamos tratando de valor da tarifa e sim no valor de energia consumida, a fim de saber qual valor de energia mensal o sistema fotovoltaico deveria produzir, podemos considerar os dados satisfatórios, pelo menos para uma análise superficial, que é o interesse no momento. Após fazermos a simulação utilizando a média mensal de consumo calculada, obtemos as informações da Figura mostrada abaixo:

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Simulação considerando o suprimento total da demanda mensal de energia

Através do resultado desta simulação podemos perceber que a área necessária de para a instalação deste sistema é de aproximadamente 72 m², sendo muito superior a área disponível pelas considerações feitas anteriormente, que era de 45 m². Com isso, percebemos, que não é possível gerar a mesma quantidade de energia que a casa consome, a não ser que estivéssemos dispostos a utilizar a parte da frente da cobertura, situação que a princípio não vamos considerar. Portanto, rodamos algumas simulações até obter um sistema que ocupe os 45 m² que temos disponíveis para a instalação do sistema. Os resultados são mostrados na abaixo: