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Protótipo de aproveitamento da enegia solar
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Rui Morais Saize Nguiraze Uso de painéis solares como alternativa para a eletrificação rural, caso de estudo as comunidades da Localidade de Mphanzu, distrito de Moatize Licenciatura em Ensino de Física com habilitação em Energias Renováveis Universidade Púnguè Extensão de Tete 2020
Rui Morais Saize Nguiraze Uso de painéis solares como alternativa para a eletrificação rural, caso de estudo as comunidades da Localidade de Mphanzu, distrito de Moatize Universidade Púnguè Extensão de Tete 2020 Monografia científica apresentada ao departamento de Física, Faculdade de Ciências Naturais e Matemática, para obtenção do grau académico de Licenciatura em Ensino de Física com habilitação em Energias Renováveis Supervisor: Fernando Pedro Santana
.......................................................................................................................................................... 39
Índice de Figuras Figura 1 Ilustrativa, painel solar............................................................................................................ 23 Figura 2 Ilustrativa, módulos solares.................................................................................................... 25 Figura 3 Ilustrativa, módulos solares e energia da rede....................................................................... 26 Figura 4 execução do protótipo no local.............................................................................................. 34 Lista de Gráfico Tabela 1 Distribuição dos residentes por género...................................................................... 28 Tabela 2 Relevância de Protótipo de Instalações Eléctricas..................................................... 31 Tabela 3 Média de radiação solar diária por mês no plano horizontal para a cidade de Tete [kWh/m²]................................................................................................................................... 31 Tabela 4 USO DE PAINEIS SOLARES, Nº DE CASAS........................................................ 32 Tabela 5 USO DA ENERGIA DA REDE NACIONAL, Nº DE CASAS................................ 32
Declaração Declaro que esta pesquisa é o resultado da minha investigação pessoal e das orientações do meu supervisor Fernando Pedro Santana. O seu conteúdo é original e todas as fontes consultadas estão devidamente mencionadas no texto, nas notas e na referência bibliográfica final. Tete, aos _____ de ____________________de 2020 _____________________________________________ / Rui Morais Saize Nguiraze /
Dedicatória À minha família aquém eu dedico a esta minha modesta obra. A ela devo muita gratidão, respeito e muito amor, porque durante as minhas ausências, não só consentia sacrifícios mas também intercedeu por mim e me consolou com prestimoso amor nos momentos difíceis. Dedico este trabalho a minha família a qual pertenço em geral, que direccionou todo seu esforço e atenção em várias frentes para a causa da minha educação e formação académica.
Resumo A presente monografia com o tema uso de painéis solares como alternativa para a eletrificação rural, caso de estudo as comunidades da Localidade de Mphanzu, distrito de Moatize, com objectivo de analisar o potencial da radiação solar que chega na Localidade de Mphanzu para implantação de painéis solares, com vista a garantir a eletrificação rural. Desta feita ee importante afirmar que a energia solar, portanto, é a principal fonte de energia da Terra sendo possível utiliza-la de maneira direta ou indireta. De certa forma qualquer tipo de energia é proveniente do sol direta ou indiretamente poderia ser chamada de energia solar. A energia hidroelétrica, eólica, da biomassa, dos combustíveis fósseis, por exemplo, são todos, formas indiretas de energia solar porque dependem de alguma forma do sol para existir. Entretanto, costuma-se chamar de energia solar àquela proveniente da obtenção directa de energia do sol, seja por aproveitamento do calor gerado pela sua radiação (energia térmica) usada em aquecimentos de fluidos ou ambientes na geração de potência mecânica ou elétrica, ou ainda, convertendo-a diretamente em energia elétrica por meio de materiais chamados de termoelétricos e fotovoltaicos. A população mundial e moçambicana vem se preocupando a cada ano que passa, com o alto consumo dos recursos naturais para a produção de energia elétrica. Junto a isso devido a altíssimo valor da Tarifa energética (taxa de KW/h pago por unidade de energia elétrica), o consumidor individual tem buscado uma alternativa para melhorar todo esse sistema tornando-o mais sustentável e viável. Palavras-chaves: Energia; Painéis solares.
Neste primeiro capitulo relata sobre a introdução do tema em pesquisa, onde se espelha como e qual a importância do uso das energias renováveis, a justificativa, hipóteses propostos, a delimitação do problema, definição dos objectivos e a respectiva problematização do tema em estudo. 1.1. INTRODUÇÃO O presente trabalho de pesquisa, visa contextualizar uma análise altamente importante no que concerne a necessidade de utilizar novas fontes alternativas de energia, impulsionada pela sustentabilidade e evitar esgotamento das fontes convencionais em uso (água, carvão, petróleo, etc.), crescimento da população moçambicana, aumento da demanda de energia e diversas questões ambientais. Desse modo este trabalho apresenta uma pesquisa realizada nas comunidades da localidade de MPhanzu, em Moatize, para dimensionamento de um sistema de micro geração solar fotovoltaico familiar e institucional bem como a análise do retorno sobre investimento desta instalação. Tendo em vista um mercado em rápido crescimento e que contribui fortemente para a sustentabilidade tecnológica do país, foi analisado o processo de cálculo para dimensionamento de um sistema fotovoltaico e a análise de retorno sobre investimento deste projeto. O sol é uma fonte natural e poderosa de energia. Sem sua luz e calor, a vida em nosso planeta não seria possível. É uma fonte de energia abundante, permanente, não poluente e renovável, cujo aproveitamento nas formas de calor e luz oferece alternativas energéticas mais promissoras para enfrentar os desafios de um mundo dominado pelo consumo de energias poluentes. A energia solar, portanto, é a principal fonte de energia da Terra sendo possível utiliza-la de maneira direta ou indireta. De certa forma qualquer tipo de energia é proveniente do sol direta ou indiretamente poderia ser chamada de energia solar. A energia hidroelétrica, eólica, da biomassa, dos combustíveis fósseis, por exemplo, são todos, formas indiretas de energia solar porque dependem de alguma forma do sol para existir. Entretanto, costuma-se chamar de energia solar àquela proveniente da obtenção direta de energia do sol, seja por aproveitamento do calor gerado pela sua radiação (energia térmica) usada em aquecimentos de fluidos ou ambientes na geração de potência mecânica ou elétrica, ou ainda, convertendo-a diretamente em energia elétrica por meio de materiais chamados de termoelétricos e fotovoltaicos.
1.2. Problematização A necessidade de inserção de fontes alternativas e renováveis de energia tem sido cada vez mais necessária com o aumento crescente do consumo de energia elétrica e dos problemas ambientais causados, principalmente pela queima de combustíveis fósseis e nucleares e dentre essas alternativas, a energia solar apresenta uma viabilidade real e importante para o País. A implementação de um protótipo de instalações eléctricas e uso painéis solares pretende incentivar a busca de soluções inovadoras no âmbito das energias renováveis, valorizando em simultâneo a vertente tecnológica e experimental. Entre as vantagens da utilização das energias renováveis pode-se dizer que são pouco ou nada poluentes, são descentralizadas, estando assim mais próximo dos consumidores de energia, e estão disponíveis em todos os países, ainda que com recursos e potenciais distintos. A utilização das energias renováveis conduz também a uma redução dos custos energéticos, pois a utilização da maioria dos recursos renováveis é gratuita (sol, vento, geotermia, hídrica, oceanos) ou mais barata (biomassa). Actualmente exige-se que se acompanha as modernizações que tem-se registado devido ao impacto da rápida expansão das tecnologias de informação e comunicação. Ao nosso ensino é colocado este desafio e a resposta poderá se encontrar na componente formação com qualidade. As ciências técnicas são bastantes exigentes devido a sua componente do saber fazer. Este facto leva-nos sem dúvida a procurar cada vez mais proporcionar um ensino de qualidade desenvolvendo de forma criativa metodologias com este fim. Este trabalho procura ainda mostrar à toda comunidade académica através do projecto a possibilidade de grandes realizações no âmbito do conhecimento técnico profissional sem envolver custos economicamente elevados. Com o aumento da população mundial e das necessidades energéticas, a procura deste recurso (electricidade) tornou-se maior que a oferta, ocasionando assim o aumento dos preços da tarifa energética, sem se descorar do facto de que para a obtenção da mesma (energia eléctrica) muitos países recorrem à queima de recursos fósseis que por decorrência do visível carácter finito destes recursos, aumenta mais a demanda para uma oferta cada vez menor e acima de tudo degradam o meio ambiente.
A energia eléctrica é uma das principais, se não a principal força motriz do mundo. Sendo que a maioria da actividade humana actualmente está estritamente ligada a energia eléctrica. Nesta perspectiva, uma pequena subida no preço da factura de energia eléctrica constitui na mesma proporção à subida no custo de vida dos consumidores /da população em causa. Sendo assim, toma-se o seguinte problema que nos levou a realização desta pesquisa: Quais são as estratégias tecnológicas para garantir a eletrificação rural através do uso de painéis solares como alternativa energética na localidade de Mphanzu?
1.4. Delimitação do tema Utilização de painéis solares, como forma de minimizar a demanda de procura de corrente eléctrica da rede nacional nas comunidades rurais. O caso de estudo insere nas comunidades da Localidade de Mphanzu, no Distrito de Moatize, Província de Tete, onde a população local tem estado a usar de forma deficiente devido ao fraco domínio do conhecimento de aplicação da corrente gerida pelos painéis solares que resulta na explosão de baterias quando fazem ligação directa sem o uso de inversores e carregadores. Preocupa neste trabalho o fraco uso desta corrente gerada pelos painéis solares a iluminação das residências e escolas que pode ajudar a melhorar as condições de vida da população local e o desenvolvimento tecnológico.
1.5. Objectivos Para a materialização do trabalho de pesquisa, foram definidos os seguintes objectivos: 1.5.1. Objectivo Geral Destaca-se o seguinte objectivo geral da pesquisa: Analisar o potencial da radiação solar que chega na Localidade de Mphanzu para implantação de painéis solares, com vista a garantir a eletrificação rural. 1.5.2. Objectivos Específicos: Levantar as informações sobre carga demandada pela iluminação na Localidade de Mphanzu Incentivar a comunidade rural a utilização das energias renováveis principalmente painéis solares para melhorar as condições de vida da população; Criar iniciativos de aquisição e aplicação dos painéis solares. Dimensionar um sistema de painéis solares para Localidade de Mphanzu
D e acordo com as questões científicas acima destacadas, apresenta-se as seguintes hipóteses: Não se oferece nenhuma informação sobre carga demandada pela iluminação na Localidade de Mphanzu. As dificuldades não reveladas não implicam o fracasso de implementação da eletrificação rural, não mostram a preocupação do conhecimento profundo da utilização dos painéis solares. Torna se tão importante panificar e fazer distribuição das fontes alternativas para que toda a comunidade rural tenha acesso da corrente elétrica. Algumas barreiras têm sido por causa da distribuição populacional dispersa gerando custos elevados no transporte da rede de energia da rede nacional. Fazendo um estudo comparativo do consumo da energia, no que concerne o gasto e a retribuição.
Neste item, fez-se a radiografia daquelas as teorias que de certa forma contribuem para o aprofundamento dos conhecimentos por parte do autor, e que fundamentam o trabalho. Foi feita uma abordagem muito mais abrangente dos conteúdos, principalmente focando dos métodos ou metodologias usuais para a clarificação de uso de painéis solares para eletrificação. 2.1. Revisão da literatura 2.1.1. Conceitos básicos ligados ao tema Nas próximas páginas são apresentados alguns conceitos ligados a componente de instalação eléctrica e sobre as energias renováveis. 2.1.1.1. Protótipo Ao produto que ainda não foi comercializado, mas está em fase de testes ou de planeamento. Pode se referir a um automóvel (como um carro conceptual), avião, nave espacial, navio ou qualquer outra embarcação, veículo de transporte ou produto da engenharia, como, por exemplo, um porto ou uma usina hidroeléctrica, uma turbina, uma bomba hidráulica, ou mais é chamado de protótipo. Geralmente estes produtos são testados antes em modelos físicos, em laboratórios especializados de aerodinâmica ou de hidrodinâmica, (ANDRADE, 2003). Na informática, protótipo é um sistema ou modelo (pode ser um site web ou um software) sem as funcionalidades inteligentes (acesso a banco, sistema legado), apenas com as funcionalidades gráficas, e algumas funcionalidades básica para o funcionamento do protótipo. Utilizado geralmente para aprovação de quem vai solicitar o sistema, (FERREIRA DA SILVA). 2.1.1.2. Instalação eléctrica A instalação eléctrica é a matéria que lida com a transferência da energia eléctrica proveniente de uma fonte geradora de energia (como um gerador ou uma usina hidroeléctrica), sua transformação e seus pontos de utilização (como a tomada, um interruptor ou a lâmpada). A instalação eléctrica envolve as etapas do projecto e da implementação física das ligações eléctricas, que garantirão o fornecimento de energia em determinado local (A.FERREIRA e A.QUINTELA, 2003)
