Translate

Google Translate
Arabic Korean Japanese Chinese Simplified Russian Portuguese
English French German Spain Italian Dutch

Quem sou eu

Minha foto

Pesquisadora nas áreas de sustentabilidade e saúde da habitação. Tem como objetivo projetar e prestar consultoria a clientes com interesse na busca pelo Viver Saudável, uma interação equilibrada entre meio ambiente, pessoas  e o Lar em que habitam.

Fale Conosco

- Deixe seu comentário ou envie um e-mail: celinalago@hotmail.com
- Se desejar receber as novidades do site seja um seguidor que o envio é automático.
- A sua participação é muito importante. Só assim, unidos conseguiremos reverter o processo de destruição planetária pelo qual estamos passando e encontrar um equilíbrio saudável.

Muita Luz e Amor,

Celina Lago

21 de dez de 2011

Fontes alternativas na climatização

Energia solar, geotermia e biomassa ganham mercado

Eco Hotel Pousada do Parque: uso de energia solar térmica
(crédito: Divulgação Eco Hotel)
Por:Ana Paula Basile Pinheiro
Fontes renováveis e abundantes de energia ganham mercado nas ações para conter o aquecimento global. A América Latina foi em 2010 a segunda região do mundo que mais investiu no setor das energias renováveis, com aumento de 39% com relação ao ano anterior, segundo um relatório da Organização das Nações Unidas.
O Brasil ocupa um lugar de destaque no cenário mundial no uso de fontesrenováveis de energia. De acordo com os dados do Boletim de Economia e Política Internacional do IPEA (Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada) 46% da energia consumida no país vem de fontes renováveis.  Ainda segundo o IPEA, o país só alcançou este estágio graças à produção de eletricidade por hidrelétricas, que corresponde a 15% do total de energia renovável, uso de lenha e carvão vegetal (comum nas termelétricas) com 12% e, sobretudo, à utilização de produtos da cana-de-açúcar que corresponde a 16%. Outras fontes renováveis de energia respondem por 3%. Já o etanol representa, hoje, mais de 90% do fornecimento mundial de biocombustíveis líquidos e é produzido, fundamentalmente, a partir da cana-de-açúcar. Essas porcentagens englobam a utilização em diversos setores como transporte – sendo este o principal, indústria, comércio e edificações.
O Brasil prevê investimentos cada vez mais crescentes nessa área e o setor de ar condicionado está consolidando este crescimento através de projetos bem planejados e considerando o racionamento de energia. 
Existem já no mercado vários sistemas de climatização que utilizam no seu funcionamento fontes renováveis de energia.De acordo com José Carlos Felamingo, diretor da Union Rhac, o potencial de utilização é muito grande, se considerarmos que temos disponível o  sol abundante, a biomassa e outras formas de energia, que facilmente podem ser transformadas em “água gelada”, que é o elemento principal dos sistemas de AVAC de médio e grande porte. O elemento “transformador” dessas formas de energia em “frio”, segundo Felamingo, é o ciclo ou chiller  por absorção, pois ele usa o calor para fazer o “frio”.

No caso do sol, o calor é obtido diretamente por coletores solares que aquecem a água; no caso da biomassa, a obtenção do calor pode ser direta, através da queima da biomassa e consequente produção de vapor ou água quente, ou indireta, produzindo-se o metano (CH4) que será utilizado como combustível para queima nos chillers por absorção, obtendo-se, nesse caso, uma melhor eficiência do processo.
“Temos inúmeras formas de geração de energias renováveis, como exemplo, a queima de lenha (Eucalipto, Pinus, etc.) ou seus subprodutos (serragem, aparas, etc.), ou ainda a vinhaça (subproduto das usinas de álcool), o lixo e o esgoto urbanos, estes últimos, todos com tecnologias disponíveis para produção de energia através dos biodigestores que produzem o gás metano (CH4), que queimado produz energia na forma de calor (vapor, por exemplo) ou ainda como combustível para motogeradores ou turbinas, na produção direta de  energia elétrica. Daí a produzir o “frio”, para os sistemas de ar condicionado, é um pulo”, comenta Felamingo.
Para Danilo Werneck, diretor da DW Engenharia, o Brasil está numa fase de crescimento, mas ainda sem investimento necessário em infraestrutura para garantir a manutenção deste crescimento.  Segundo ele, no cenário do desempenho energético dos edifícios, os projetistas têm importante papel: “A utilização de energia renovável tem seu papel nos projetos de climatização, porém, é preciso ter o cuidado de não exagerar na dose para evitar tecnologia que venha a ser obsoleta em pouco tempo, pois nos países desenvolvidos este assunto, apesar de ser bem utilizado, ainda demanda de novas tecnologias e os custos são bem diferentes dos custos do Brasil”. Ele ressalta que estes países já desempenharam antes um papel de alto consumo descontrolado e sem qualquer cuidado ambiental para a sociedade e conscientemente vêm acertando com novas medidas e cuidados com o meio ambiente e, nesta conjuntura, cabe aos países em desenvolvimento contribuírem dentro do possível, mas não arriscar em tecnologia que não seja viável ou aplicável.
“Outros sistemas de menor custo de implantação deveriam ter prioridade, pois em muitos casos vemos a possibilidade de utilização de recuperadores de calor, ciclos economizadores, resfriamento entálpico, etc., e temos grande dificuldade devido ao custo e a consciência ambiental, que ainda não é forte o suficiente para garantir do investidor tal benefício para todos em termos ecológicos”, diz Werneck.

Owens Corning de Rio Claro - SP:  sistema de produção de água gelada, com chiller por absorção por água quente, que aproveita o calor de duas chaminés
Climatização: potencial de aplicação
Na opinião do engenheiro e consultor em Geração Renovável, Sustentabilidade e Energia, Marcelo Sousa, embora as fontes renováveis de energia ainda representem altos custos de investimento, as alternativas na climatização começam a surgir. Basicamente com a energia solar e geotermia. Há enorme potencial para ambas as fontes em regiões litorâneas onde há bons índices de irradiação solar, e onde a maresia e índices de umidade são sempre um ponto de atenção na eficiência dos projetos de climatização.   
“Para o uso da energia solar há alguns incentivos, como isenção de IPI e de ICMS. Sem dúvida que estas isenções auxiliam potenciais projetos, mas não são suficientes. Em termos de energia solar térmica, por exemplo, algumas cidades têm editado leis com o objetivo de aumentar a participação da fonte em nossa matriz. Mas está muito limitado a aquecimento de água para banho, economizando energia elétrica em chuveiros. É preciso ampliar os horizontes e tornar estas leis mais abrangentes, permitindo economizar energia elétrica em outras aplicações como em sistemas de climatização. Para a geotermia ainda não há incentivos”, diz Sousa.
A geotermia, por exemplo, em seu formato mais simples é aplicável no rejeito no calor ou obtenção de calor para a climatização do ambiente. Hoje, os grandes sistemas de climatização costumam utilizar torres de resfriamento para rejeito de refrigeração ou bomba de calor para aquecimento. Isso demanda espaço para instalação, consumo extra de energia elétrica, consumo de água em torres, produtos químicos, além dos custos com manutenção. No ciclo frio, além dos pontos citados, a geotermia permite trabalhar com temperatura de condensação mais baixa quase que independente da temperatura externa. Isso também aumenta a eficiência de equipamentos como resfriadores de líquidos (chillers).  No ciclo quente, o uso do calor da terra aumenta a eficiência do sistema de aquecimento do ambiente.
A energia solar tem duas formas de aplicar. A solar térmica, assim como biomassa, pode ser utilizada para gerar calor para uso em sistemas com equipamentos de absorção ou adsorção, que utilizam água quente ou vapor para gerar água gelada para a climatização.
A solar fotovoltaica (energia elétrica) pode ser integrada diretamente aos quadros de alimentação dos equipamentos, principalmente se estes funcionam com tecnologias de variação de velocidade dos motores.
A geotermia e a biomassa podem atender 100% da energia em suas respectivas aplicações. A energia solar, por sua natureza intermitente, precisa trabalhar em conjunto com outra fonte de energia.
Sousa diz que no Brasil há poucos projetos que utilizam o conceito da geotermia, sendo em geral de pequeno porte. São projetos com as chamadas bombas de calor geotérmicas para aplicações residenciais e piscina de clubes, utilizando a terra diretamente como fonte de energia ou um lago. Em sua maioria na região Sul do país e visando o aquecimento. “Há um projeto em fase de estudos na região Norte que pode ser o primeiro projeto de maior porte do país, para uso da geotermia no rejeito de calor do sistema de climatização”, revela Sousa.
No caso da climatização solar, o custo é o principal fator limitador. Na climatização geotérmica, o impacto do custo é um pouco menor, carece de mais informações e integração entre as áreas de geofísica e climatização para gerar as informações como gradientes de temperatura e características do solo, para a concepção dos projetos.
Em ambos os casos, a necessidade de área física, espaço, também é um fator que pode limitar a implantação de projetos.
Werneck acrescenta que, além da falta de informações disponíveis de temperaturas de solo, água, etc., ao longo do ano e histórico climático para a aplicação da energia geotérmica, ainda é o custo de implantação, manutenção e operação do sistema o maior limitador.
“A geotermia na minha ótica deve ser mais utilizada em locais mais frios (Sul do país), pois o uso em aplicação para resfriamento requer um alto custo de implantação, e o custo de manutenção e operação ainda não temos informações, mas sabemos que é bem superior ao convencional, dada a falta de material nacional e mão de obra especializada no país. A utilização de água para ajudar no ciclo de refrigeração proveniente de rios, mar ou lagos estão sendo utilizados, mas além de elevado custo de implantação, ainda não temos o retorno quanto ao impacto ambiental e custos de O&M”, alerta Werneck.
Felamingo explica que o “combustível” do chiller por absorção é o calor nas suas diversas formas: água quente, vapor ou mesmo a queima de biomassa ou seu subproduto, o gás metano (CH4).  O calor do sol (solar), o calor do subsolo (geotermia), e a biomassa - e aí devemos incluir o lixo e o esgoto, são fontes renováveis de “combustível” para os chillers por absorção, e que podem ser utilizadas direta ou indiretamente para a produção de “frio”.
“Nas aplicações das energias renováveis os chillers por absorção, quando comparados aos chillers por compressão (elétricos), têm coeficientes de performance - COP- bem menores, portanto não podem e não devem ser analisados só por esse ângulo, mas devemos ter em mente que estamos transformando energia, na forma de calor, que tem menor “nobreza” do que a energia elétrica, em “frio”. E por outro lado, deixamos de consumir  kWs elétricos que pode ser utilizados em outros processos ”, explica o diretor da Union Rhac.
“O primeiro limitador para a aplicação são os custos mais altos, pois ainda são soluções que têm menores demandas, logo custam mais caro inicialmente, embora tenham retorno em curto período de tempo. Segundo, podemos citar o desconhecimento das tecnologias disponíveis; terceiro, cito a preferência que os engenheiros têm por soluções consagradas e que não demandam muito tempo para saírem do papel e o risco de engenharia é menor. Em outras palavras, falta coragem para muita gente”, comenta Felamingo.
Benefícios e exemplos de utilização
O principal benefício, diz Sousa, é a economia de energia. Ele lista outros como a redução de consumo de combustíveis fósseis, em algumas regiões, e redução de custo de manutenção em algumas aplicações.
“Há benefícios intangíveis atrelados às políticas de sustentabilidade, como redução de emissão de gases do efeito estufa e auxílio na obtenção de certificações de edifícios verdes, como LEED, ACQUA, dentre outras”, informa Sousa.
Ele cita alguns exemplos de aplicação:
- Climatização com uso de biomassa na Veracel Celulose S.A., em Eunápolis (BA). A instalação possui uma central de cogeração com uso de licor negro e casca de madeira e o sistema de ar condicionado composto por dois chillers de absorção de 2813 kW (800TR).
- Climatização com uso de energia solar térmica no Eco-Hotel Pousada do Parque, em Cuiabá (MT). A climatização dos quartos é feita via parede radiante. O sistema de ar condicionado possui um chiller de adsorção de 17,5 kW (5TR), mais sistema com 36 m2 de coletores solares.
Uma aplicação típica de climatização geotérmica é em sistemas de ar condicionado localizados em áreas onde há alto índice de umidade. A umidade reduz a eficiência das torres de resfriamento, aumentando o consumo de energia dos equipamentos e também o seu desgaste mecânico. Em uma aplicação na região Norte pode-se chegar a eliminar o uso de torres de resfriamento. Com isso, reduz-se o consumo de energia de torres, consumo de água, uso de produtos químicos para tratamento de água e seus custos, redução de consumo de energia de chillers por trabalharem com temperatura de condensação mais baixa, e redução de manutenção anual em condensadores, pois o circuito de resfriamento passará a ser fechado.
Como exemplo de climatização com uso de geotermia, Sousa descreve dois casos em residências, ambos na Região Serrana do Rio de Janeiro. Um possui equipamento tipo split system, com um loop geotérmico embaixo do jardim. Este loop é usado para rejeitar calor no verão e para "obter" calor no inverno. No mesmo conceito, há uma instalação com equipamento tipo chiller, com loop geotérmico, também utilizado para refrigerar no verão e aquecer no inverno.
Felamingo acrescenta que embora quase sempre apresentem maior custo inicial e prazo de implantação, a utilização de energias renováveis tem retorno certo do investimento, em médio prazo, com economia de energia e financeira, e benefícios para o país, como: redução da demanda de energia elétrica, aproveitamento de resíduos industriais, que antes eram rejeitados, e mesmo o lixo  e esgoto urbanos, antes relegados a planos inferiores, hoje são vistos como uma riqueza energética a parte.
“Como exemplo, implantamos um sistema de produção de água gelada, com chiller por absorção por água quente, que aproveita o calor de duas chaminés, na cidade de Rio Claro – interior de São Paulo. A capacidade é de 773,5 kW (220 TR). Calor que antes era jogado fora, agora é utilizado para gerar “frio”, diz Felamingo.
Trata-se da produção de água gelada que atende o processo produtivo na Owens Corning de Rio Claro - SP. O sistema recupera calor da descarga de duas chaminés do processo produtivo. Os gases quentes cedem calor para os recuperadores que, por sua vez, aquecem água que irá “levar o calor” até o chiller por absorção. Esse calor é o insumo energético para que o chiller por absorção trabalhe e produza o “frio”.
“Costumo dizer que o “lixo térmico”, antes descarregado para a atmosfera, agora faz uma parte do “frio”, antes gerado por chillers elétrico (energia nobre!)”, complementa Felamingo.
Ele acrescenta que no Japão, depois do Tsunami, com as consequências que todos conhecemos, a produção de energia elétrica através de usinas atômicas ficou ainda mais problemática, com isso o uso dos chillers por absorção aumentou significativamente. No setor do AVAC, a cada 100 TR produzidas sem uso da eletricidade, são aproximadamente 80 kW  de energia elétrica que deixamos de produzir, e que podem ser utilizados noutros sistemas onde a energia elétrica é inevitável. Lixo e esgoto também podem ser aproveitados para a produção de gás metano (CH4), que será utilizado como combustível nos chillers por absorção para fazer o “frio” (água gelada), depois utilizados no condicionamento de ar ou em processos industriais.
“Nosso setor, conhecedor e convencido das tecnologias alternativas, e unido, pode mostrar a conveniência disso ao usuário final e ao governo. Se produzirmos o “frio” alternativamente e a partir de energias renováveis, deixamos de utilizar energia elétrica. Portanto, nada mais justo para quem se dispõe a utilizar  essas tecnologias, que exista um incentivo financeiro e/ou fiscal, pois nem sempre os custos de implantação dos sistemas alternativos são convidativos”, conclui Felamingo.
Climatização com uso de biomassa na Veracel Celulose S.A., em Eunápolis (BA): central de cogeração com uso de licor negro e casca de madeira
Fontes renováveis de energia  
 Solar: Inesgotável, a energia solar pode ser usada para a produção de eletricidade através de painéis e células fotovoltaicas. No Brasil, a quantidade de sol abundante durante quase todo o ano estimula o uso deste recurso. Existem duas formas de utilizar a energia solar: ativa e passiva. O método ativo se baseia em transformar os raios solares em outras formas de energia (térmica ou elétrica) enquanto o passivo é utilizado para o aquecimento de edifícios ou prédios, através de concepções e estratégias construtivas. Esta aplicação é mais comum na Europa, onde o frio demanda opções para a calefação. Os painéis fotovoltaicos são uma das mais promissoras fontes de energia renovável. A principal vantagem é a quase total ausência de poluição. No entanto, a grande limitação dos dispositivos fotovoltaicos é seu baixo rendimento. Outro inconveniente são os custos de produção dos painéis, elevados devido à pouca disponibilidade de materiais semicondutores.
Biomassa: Divide-se em biomassa sólida, líquida e gasosa. A biomassa sólida tem como fonte os produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), os resíduos das florestas e a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos. A biomassa líquida existe em uma série de biocombustíveis líquidos com potencial de utilização, todos com origem nas chamadas "culturas energéticas". São exemplos o biodiesel, obtido a partir de óleos de colza ou girassol; o etanol, produzido com a fermentação de hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose); e o metanol, gerado pela síntese do gás natural. Já a biomassa gasosa é encontrada nos efluentes agropecuários provenientes da agroindústria e do meio urbano. É achada também nos aterros de RSU (resíduos sólidos urbanos). Estes resíduos são resultado da degradação biológica anaeróbia da matéria orgânica e são constituídos por uma mistura de metano e gás carbônico. Esses materiais são submetidos à combustão para a geração de energia.
Geotérmica: Essa energia é gerada pelo calor proveniente do interior da Terra, que é transportado para uma usina e transformado em eletricidade. A temperatura da crosta terrestre aumenta em média 1º C a cada 30 metros de profundidade. Em alguns lugares essa variação ocorre a cada 10 metros ou até menos. A água dos lençóis freáticos, entrando em contato com rochas subterrâneas a altas temperaturas, se aquece, aflorando na superfície em temperaturas elevadas. Em algumas regiões do planeta a água aparece em temperaturas superiores a 60°C, seja na forma de jato d’água (gêiseres) ou na forma de lagos.
Energia das Marés
Em qualquer locar a superfície do oceano oscila entre pontos alto e baixo, chamados marés, a cada 12h e 25m. Em certas baías essas marés são amplificadas grandemente. Elas podem também criar ondas que movem a velocidade de até 18m por minuto. Teoricamente tanto a energia cinética como a energia potencial dessas marés poderiam ser aproveitadas. A atenção recentemente foi focada na energia potencial das marés. As gigantescas massas de água que cobrem dois terços do planeta constituem o maior coletor de energia solar imaginável. As marés, originadas pela atração lunar, também representam uma fonte energética. Em conjunto, a temperatura dos oceanos, as ondas e as marés poderiam proporcionar muito mais energia do que a humanidade seria capaz de gastar - hoje ou no futuro, mesmo considerando que o consumo global simplesmente dobra de dez em dez anos. O problema está em como aproveitar essas inesgotáveis reservas. Apesar das experiências que se sucederam desde os anos 60, não se desenvolveu ainda uma tecnologia eficaz para a exploração comercial em grande escala, como aconteceu com as usinas hidrelétricas, alimentadas pelas águas represadas dos rios. A idéia de extrair a energia acumulada nos oceanos, utilizando a diferença da maré alta e da maré baixa, até que não é nova. Já no século XII havia na Europa moinhos submarinos, que eram instalados na entrada de estreitas baías — o fluxo e o refluxo das águas moviam as pedras de moer. Mas os pioneiros da exploração moderna das marés foram os habitantes de Husum, pequena ilha alemã no mar do Norte.  Ali, por volta de 1915, os tanques para o cultivo de ostras estavam ligados ao mar por um canal, onde turbinas moviam um minigerador elétrico durante a passagem da água das marés; a eletricidade assim produzida era suficiente para iluminar o povoado. No Brasil, que não prima por marés de grande desnível, existem três lugares adequados à construção dessas usinas: na foz do rio Mearim, no Maranhão, na foz do Tocantins, no Pará, e na foz da margem esquerda do Amazonas, no Amapá. O impacto ambiental seria mínimo, pois a água represada pela barragem não inundaria terras novas, apenas aquelas que a própria maré já cobre.
Fonte: Portal EA