ESTUDO DA VIABILIDADE DE INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS NA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM UM CÂMPUS DO IF GOIANO

II Congresso Estadual de Iniciação Científica do IF Goiano II Congresso de Pesquisa e Pós-Graduação do Câmpus Rio Verde do IF Goiano 11 a 14 de novembro de 2013

ESTUDO DA VIABILIDADE DE INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS NA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM UM CÂMPUS DO IF GOIANO SILVA, Aluízio Antônio Fernandes da (Estudante IC)1; ABDALA, Lívia (Colaborador)1; SILVA; Kárita Cardoso Bento da (Colaborador)1; LIMA, Rodolpho Fernandes (Colaborador)1; FERNANDES SOBRINHO, Marcos (Orientador) 1. 1

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano – Câmpus Urutaí – GO. [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected].

RESUMO: Atualmente, as fontes de energia não-renováveis são utilizadas em grande escala, embora em um horizonte de algumas décadas estas poderão ser esgotadas. Com base nisso, vêm sendo desenvolvidas fontes de geração de energia em um nível sustentável. Uma das tecnologias renováveis mais recentes e que vem sendo cada vez mais utilizada é a energia solar fotovoltaica. Este trabalho apresenta um estudo de caso de prédimensionamento de um sistema solar fotovoltaico isolado e integrado a um edifício, já existente num dos câmpus do IF Goiano, onde os objetivos seriam gerar energia elétrica a partir da solar, diminuindo os custos com energia, e também, à criação de um espaço não formal de educação para ensino e divulgação de Ciências. O resultado obtido referente a uma possível implantação desse sistema não se apresentou viável do ponto de vista econômico-financeiro, diante dos elevados custos dos equipamentos necessários. Palavras-chave adicionais: Energia renovável. Sistema solar fotovoltaico. Geração de energia elétrica. INTRODUÇÃO Segundo Lisita (2005), o Brasil dispõe de um dos maiores potenciais do mundo de fontes renováveis de energia, principalmente a energia solar, já que dada sua localização geográfica, o território é particularmente privilegiado por ter níveis de radiação relativamente grandes e, portanto, oferecendo possibilidades para o aproveitamento e desenvolvimento da tecnologia solar fotovoltaica, que visa à conversão da energia solar para energia elétrica. De acordo com o mesmo autor, os sistemas fotovoltaicos podem ser isolados ou conectados à rede. Onde os sistemas isolados são compostos basicamente pelos seguintes equipamentos: painéis fotovoltaicos; baterias; controladores de carga; inversores e; elementos menores, como fiação. De acordo com Fernandes Sobrinho (2011), A permanente mudança do conhecimento científico não mais se compatibiliza com um sistema de ensino cuja ênfase se ancora na rigidez currricular. (FERNANDES SOBRINHO, 2011, p. 35)

Logo, o uso de tecnologias, sistema fotovoltaico, por exemplo, como meio de instrumentalização da relação ensino e aprendizagem seria uma forma de melhorar o processo pedagógico. Sendo essa uma aplicação, menos convencional, dessa tecnologia. O objetivo central deste estudo foi avaliar a viabilidade de instalação e manutenção de um

sistema solar fotovoltaico para geração de energia elétrica em uma sala de aula de um dos câmpus do IF Goiano, com propósitos outros, para além das fronteiras da rigidez curricular. Onde este estudo está relacionado com a área de Engenharia Agrícola. MATERIAL E MÉTODOS O local onde se pretendeu propor a instalação do sistema é uma sala de aula de um prédio localizado em um dos câmpus do IF Goiano. Como o local não conta com um medidor de energia próprio, o que implicou dificuldades, estimou-se o valor consumido, recorrendo-se à

 

expressão que define Potência  P 

E  , como t 

sugere Castro (2008). Para tanto, multiplicou-se o valor da potência de cada equipamento P  , em kW, considerando-se todos os equipamentos elétricos, presentes no ambiente – objeto de estudo – pelo seu correspondente intervalo de tempo de funcionamento t  , estimado e em h, em um mês. Obteve-se, então, o consumo médio mensal de energia elétrica do local E  igual a 655,2kWh. Para o dimensionamento do sistema foram escolhidos os seguintes aparelhos: Painel fotovoltaico monocristalino de alta eficiência com potencia nominal de 230Wp, de dimensões 1580x1062x50mm e tensão nominal de trabalho de 12V; bateria estacionária de capacidade de 1

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armazenamento de 150Ah (20h) a 165Ah (100h) com tensão nominal de 12V; inversor de 1200W de potencia de saída máxima com tensão de entrada CC 11-15V e tensão média de saída CA 220V com rendimento de 90%; controlador de carga com tensão de entrada máxima de 38V, tensão da bateria 12V, corrente de caga máxima 20A e com rastreamento do ponto máximo de potência. A escolha se deu por critérios de eficiência e custos dos aparelhos. As metodologias utilizadas para o dimensionamento da quantidade de painéis fotovoltaicos e baterias foram baseadas em um trabalho de Soares e Rech (2007) e, para a quantidade de inversores e controladores de carga em Lisita (2005). RESULTADOS E DISCUSSÃO A quantidade de aparelhos necessários de painéis fotovoltaicos, baterias, inversores e controladores de carga foram respectivamente: 23; 150; 5 e; 8. O custo total de implantação desse sistema foi de R$156.700,00. E, segundo Castro (2008), os gastos com Operação e Manutenção (O&M), apesar de serem muito variáveis, estão em torno de 1 a 2% do investimento inicial com aparelhos. Considerando o custo atual do kWh, de acordo com os valores expressos em contas de energia elétrica da concessionária que fornece energia ao local, em torno de R$0,55, calculou-se a economia gerada pela possível implantação do sistema, multiplicando o consumo médio anual pelo preço do kWh, obtendo um valor de R$4.324,32/ano. Isso nos permitiu inferir que o período de retorno simples do investimento inicial estaria em torno de 37 anos. Como a vida útil, por exemplo, das baterias é de apenas 6 anos, têm-se que a implantação do sistema fotovoltaico isolado no câmpus, atualmente, seria inviável do ponto de vista econômico-financeiro. Durante o desenvolvimento dessa pesquisa, e quando das apresentações de seminários, suscitaram discussões de questões sociocientíficas que guardam relação do tema com a educação CTS (SANTOS; MORTIMER, 2009). Os resultados obtidos corroboram com Kannenberg (2010), que realizou pesquisa semelhante em uma residência de consumo médio mensal de 239 kWh, onde também concluiu não ser viável, do ponto de vista econômico-financeiro, esse mesmo tipo de implantação proposto nesse estudo.

CONCLUSÃO Os resultados do estudo apontam para o fato de que a implantação do sistema solar fotovoltaico isolado no câmpus, na atualidade, é inviável do ponto de vista econômico-financeiro. Em contrapartida, e no tocante à possível criação de um espaço não formal de educação e de divulgação de Ciências, com enfoque CTS, é possível apontar viabilidade desse tipo de ambiente de escolarização, sobretudo em relação às questões constantes da agenda socioambiental. Os resultados também corroboram com o que aponta Fernandes Sobrinho (2011) quanto à possibilidade desse tipo de ambiente permitir a comunidade acadêmico-escolar ir além das fronteiras da rigidez curricular. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. CASTRO, R. Energias Renováveis e Produção Descentralizada: Introdução à energia fotovoltaica. Lisboa: IST, 2008 – DEEC/ Área Cientifica de Energia, Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, 2008. FERNANDES SOBRINHO, Marcos. A luz, suas naturezas, sua propagação, o laser, e algumas aplicações: um texto paradidático de apoio. Dissertação de Mestrado. PPGEC/ICB/IF/IQ/FUP/UnB. Brasília, 2011. KANNENBERG, André Renato. Estudo da Viabilidade Econômica da Implantação Residencial de Painéis Fotovoltaicos. 2010. LISITA, Orlando. Sistemas Fotovoltaicos Conectados à rede: Estudo de Caso – 3kWp Instalados no Estacionamento do IEE-SP. 87 f. Dissertação (Mestrado) – Instituto de Física, Programa de Mestrado em Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005. SANTOS, Wildson Luis Pereira dos; MORTIMER, Eduardo F.. Investigações em Ensino de Ciências. V. 14, n. 2, 2009, p. 191218. SOARES, Giovane Gai; RECH, Cassiano. Metodologia de Dimensionamento de um Gerador Fotovoltaico para Sistemas Autônomos. Ijuí: DETEC, 2007 – Curso de Engenharia Elétrica, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, IjuíRS, 2007.

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