PROGRAMAS DE SIMULAÇÃO

Figura 72 Folha de Trabalho do Gerador Solar no SolEm

80 A integração dos painéis fotovoltaicos na arquitectura é um ponto delicado que deve ter uma atenção redobrada por parte dos projectistas.

Os módulos têm um grande efeito estético nos prédios, pois dada a sua necessidade de exposição para com o movimento do sol, normalmente aparecem localizados nas fachadas principais em que os prédios se encontram orientados, contribuindo assim para a qualidade estética, ou não, das construções e da envolvente urbana.

Existem três soluções para se instalar os painéis fotovoltaicos nos edifícios:

- Quando os painéis fazem parte da leitura arquitectónica do edifício e se integrem na sua linguagem como parte da envolvente.

-Outra é aquela em que os painéis são adicionados à construção o que normalmente se verifica em edifícios existentes ou naqueles em que não foram tomadas as medidas necessárias aquando da elaboração do projecto.

Adição

Figura 73 Tipos de Inserção dos painéis fotovoltaicos nos edifícios

Fonte: desenho do autor, adaptado de Greenpro

- E por fim a solução em que o sistema é colocado fora do perímetro do edifício numa estrutura independente, o que acontece quando existe espaço exterior disponível.

Para além da função estética podem ter funções de protecção contra os efeitos climáticos, de isolamento acústico, isolamento térmico, impermeabilização, sombreamento e segurança, para além da produção de energia eléctrica e do aproveitamento do calor libertado pelas células fotovoltaicas (cogeração).

A integração nos telhados pode substituir a função das telhas conforme solução adoptada na residência Sunlight (figura 76),

desempenhando o próprio painel a função de

impermeabilização.

Podem ser utilizadas juntas de borracha e perfis metálicos para união lateral dos painéis, ou estes serem instalados em sobreposição como se tratassem de telhas convencionais.

Nas fachadas os painéis fotovoltaicos podem assumir todo o pano da fachada ou apenas algumas áreas, contribuindo para a qualidade dos alçados, ou mesmo assumir o design em composições gráficas, através da forma e tonalidades que a criatividade ou imaginação consigam materializar, figuras 74 e 75.

Figuras 74 e 75

Soluções de Integração “sapa”

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Figura 76 – Residência Sunlight Fonte: Archdaily, 2010

A bioenergia é obtida a partir da biomassa derivada de fontes biológicas ou residuos orgânicas. A biomassa oferece um potencial considerável no suporte das áreas rurais. Pode-se dizer que a biomassa é energia solar armazenada e a única energia renovável que pode ser convertida em combustíveis gasosos, líquidos ou sólidos, por meio de tecnologias de conversão. Neste contexto, o portador universal de energia renovável pode ser usado num vasto campo de aplicações no sector da energia (GREENPRO, 2004).

Actualmente, é possível fornecer energia a partir da biomassa para toda a gama de aplicações energéticas, desde o aquecimento de imóveis até ao fornecimento de combustíveis para aplicações móveis, nomeadamente para os transportes.

A biomassa tem sido a fonte de energia mais utilizada pelo homem ao longo da sua história, tratando-se de uma fonte de energia renovável e utilizável nas habitações, quer na sua forma mais tradicional, lenha e pinhas, quer sob uma forma processada, as pellets (TIRONE; NUNES, 2007).

É através da fotossíntese que as plantas armazenam energia durante um tempo indeterminado, podendo ser convertida em combustível na forma sólida líquida ou gasosa. A biomassa pode ser adquirida através dos materiais da floresta, de preferência de forma sustentada, através da produção agrícola,

5.4 BIOENERGIA

Figura 77

Uma floresta em crescimento

Fonte: Foto do autor – Pinhal (Albufeira)

84

- Sub-produtos orgânicos: efluentes da agro-pecuária,

resíduos do processamento industrial da madeira e fibras vegetais…

- Resíduos orgânicos: resíduos domésticos, lamas dos efluentes domésticos e industriais da produção alimentar… (Greenpro, 2004)

O processamento dos vários materiais vão dar origem à produção de três tipos de energia:

A energia calorífica para aquecimento das habitações é normalmente produzida através da queima dos combustíveis sólidos, provenientes da madeira.

A energia mecânica é produzida através de combustíveis líquidos ou gasosos, inflamados num motor de combustão, convertendo-se em energia mecânica. Dessa combustão pode ainda ser aproveitada a energia calorífica.

A energia eléctrica é produzida através de geradores eléctricos que são accionados por motores de combustão. O biogás e a biomassa são combustíveis que podem ser utilizados em aplicações estacionárias para a produção de energia.

Figura 78

Métodos de processamento da biomassa

Fonte: Desenho do autor , adaptado Greenpro

A maior fonte de biomassa sólida vem da floresta. A lenha retirada das árvores e desperdícios das indústrias da madeira são os produtos normalmente utilizados. Outros produtos como a palha, feno, cascas de frutos secos (amêndoas, nozes), também têm a sua importância. A energia calorífica para aquecimento das habitações é normalmente produzida através da queima dos combustíveis sólidos, essencialmente madeira (figura 79). Estes produtos apresentam-se no mercado de diversas formas:

Pelletes e briquetes – São produzidas utilizando serradura e

estilhas de madeira prensadas. Um quilograma de pelletes possui um poder calorífico entre 4,9 e 54 KWh, regra geral 1 Kg de pelletes equivalem a ½ litro de óleo de aquecimento;

Estilhas de madeira – São pequenas aparas de madeira

provenientes dos resíduos da madeira colhida e do processamento de madeira. Geralmente são utilizadas em sistemas de combustão automatizados, desde que o tamanho seja uniforme e adequado ao sistema. Possui um valor total de saída térmica desde 54 KW até vários MW;

Toros – É a utilização tradicional da madeira para combustão

em caldeiras e lareiras alimentadas manualmente;

Palha - A palha pode ser tratada em fardos ou em rolos que

atingem densidades de compactação entre 120 a 160 kg/m3 (GREENPRO, 2004). 5.4.1 TIPOS DE FONTES DE BIOENERGIA 5.4.1.1 BIOMASSA SÓLIDA Figura 79 Produtos bioenergéticos a partir da madeira Fonte: Greenpro, 2004

86

biológica dos resíduos constituem outras áreas de

desenvolvimento dos biocombustíveis.12

O biodisel é normalmente utilizado na alimentação dos motores dos automóveis. O óleo vegetal normalmente é utilizado em caldeiras para a produção de calor.

Os biocombustíveis gasosos (biogás) são produzidos através da fermentação anaeróbica do metano ou da conversão

termoquímica da biomassa sólida em processos de

gaseificação (figura 80). Os biocombustíveis gasosos são geralmente utilizados em aplicações estacionárias de grande porte. Geralmente são utilizados em sistemas de cogeração, ou seja a produção combinada de calor e electricidade a partir da mesma fonte.

A produção de metano em pequena escala para utilização doméstica em regime de auto-suficiência a partir de resíduos domésticos já existe em países como a Índia e a Tanzânia. Este processo consiste na utilização de resíduos domésticos ou agro-pecuários juntamente com água para a produção de gás. A Appropriate Rural Technology Institute (ARTI) desenvolveu em 2003 esta tecnologia que utiliza matéria-prima, consistindo em amido e produtos açucarados. Este alto teor calórico do material permite produzir 250 kg de metano por tonelada de matéria-prima no decurso de um dia (ARTI).

O biogás para alimentação dos fogões para confecção de alimentos pode ser produzido através da utilização dos efluentes domésticos ou agro-pecuários em digestores de dimensão doméstica ou centralizada respectivamente. Anand Karve, presidente da ARTI desenvolveu um sistema compacto

12_{www.energiasrenovaveis.com} 5.4.1.3 BIOCOMBUSTÍVEIS GASOSOS Figura - 80 Conversão termoquímica da madeira em gás Fonte:Greenpro, 2004

de biogás, que utiliza matéria orgânica tais como fruta madura, restos de comida, entre outros. Com apenas 2 kg de matéria são produzidos cerca de 500 g de metano, permitindo cozinhar 3 refeições por dia.

A tecnologia de instalação compacta de biogás pode facilmente adaptar-se a habitações tanto em ambiente urbano como rural. Os resíduos resultantes deste processo podem ser utilizados como fertilizantes e a água utilizada para rega. Este sistema (figura 82) poderá ser instalado em qualquer lugar onde exista espaço e a temperatura seja suficientemente alta para acelerar a digestão. A matéria orgânica triturada e misturada com água é introduzida no recipiente selado (tanque da esquerda) sem ar no interior através do tubo exterior. As bactérias na ausência do oxigénio produzem o metano elevando o tanque da direita. O gás produzido é canalizado até ao fogão.

Figura 82

Esquema de funcionamento de um digestor de biogás compacto ARTI

Fonte: http://www.eawag.ch/2009

Figura 81 - Digestor de Biogás

88 pelletes, fogões de aquecimento central, fornos cerâmicos, caldeiras de aquecimento central ou sistemas combinados de caldeiras.

No caso da lareira aberta tradicional somente 10% do calor produzido na queima da biomassa é usufruído pelas pessoas, por outro lado os recuperadores de calor, com caixa fechada, podem alcançar um rendimento até cerca de 88% (TIRONE;NUNES, 2007).

Os sistemas que melhor desempenho proporcionam, são aqueles em que a entrada de combustível é regulada, fazendo com que a produção de energia seja controlada, obedecendo às necessidades. O calor pode ser acumulado em tanques de armazenamento sendo depois dispensado para o aquecimento da casa ou da água quando necessário.

A produção combinada de calor e electricidade garante um aproveitamento de 90% da energia primária. Em comparação com a eficiência de uma central eléctrica de condensação

(figura 83) tem apenas um aproveitamento de 36%

Para a produção de electricidade a partir de fontes renováveis de biomassa são geralmente utilizados motores de combustão, turbinas stirling 13 _{e máquinas de vapor. A energia mecânica é}

extraída da energia térmica, significando que calor e electricidade podem ser utilizados ao mesmo tempo.

Outra forma eficiente de produção de calor são as caldeiras de gaseificação a lenha que podem atingir cerca de 90% de eficiência. A combustão controlada da madeira começa na parte superior, evoluindo para a base da caldeira através de um ventilador. A potência máxima destas caldeiras situa-se entre os 30 e 100 KW, sendo apropriada para aplicações domésticas (GREEN VITRUVIUS, 2001).

Figura 84

Caldeira de gaseificação, a lenha para produção de AQS

Fonte:

www.engitermica.com/caldeiras

Figura 83

Comparação da eficiência

energética entre a co-geração e uma Central eléctrica de condensação

90 O hidrogénio existe na natureza em grande abundância, porém encontra-se sempre associado a outros elementos. Como tal para se obter hidrogénio puro é necessário gastar energia na sua dissociação, por isso é uma fonte intermediária ou seja uma moeda de troca. As pilhas de combustível são o método de armazenamento disponível para guardar hidrogénio, para depois ser convertido novamente em energia. Teoricamente libertará a mesma quantidade de energia utilizada no processo electrolítico, ou com perdas mínimas. Existem vários métodos de produção do hidrogénio, dependendo da quantidade e do grau de pureza que se pretenda produzir, salientando-se a seguir aqueles que são considerados mais ecológicos, excluindo-se a produção a partir de combustíveis fosseis.

A electrólise da água consiste em separar o hidrogénio e o oxigénio fazendo passar uma corrente eléctrica na água. Actualmente existem electrolizadores que utilizam uma membrana de troca de protões PEM (Proton Exchange Membrane). Este sistema encontra-se patenteado desde 1999 e é comercializado por empresas como a Proton Energy ou a Heliocentris. É também considerado o método mais limpo porque não agride o meio ambiente.

5.5 TECNOLOGIA DO