1. Prof. Orestes Alarcon Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia mecânica e Materiais Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

7. Fonte: BEM – 2010 -EPE OFERTA DE ENERGIA RENOVÁVEL - BRASIL Tep = Tonelada Equivalente de Petróleo

8. Com o surgimento de fontes de energia renovável , mesmo com o aumento populacional e de tecnologia, o Brasil tem diminuído cada vez mais a emissão de CO2. Emissões de CO2 no Brasil

18. Tipos de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à rede – Normalmente os painéis fotovoltaicos são colocados sobre o telhado de casas e escritórios. É necessário a presença de um inversor, para transformar a corrente contínua em corrente alternada. A energia gerada pelos painéis é entregue a rede elétrica convencional. Isolados – Instalado em áreas de difícil acesso a rede elétrica, como zonas rurais, ilhas, etc., necessita armazenamento em baterias. Podem gerar energia para apenas uma residência ou pode ser instalado em mini-redes para atender uma pequena comunidade. Híbridos – A geração fotovoltaica funciona em conjunto com outros, como geradores eólicos ou diesel. Considerados mais complexos, tais sistemas exigem um controle capaz de integrar as diferentes formas de geração de energia. Estes sistemas podem estar conectados a rede, isolados ou ter o apoio da rede. Usinas solares – Estes sistemas, também conectados à rede, produzem uma grande quantidade de eletricidade em um único ponto. O tamanho da usina varia de centenas de quilowatts a megawatts. Aplicado em bens de consumo – As células fotovoltaicas podem ser aplicada em diversos equipamentos elétricos, como relógios, calculadoras, brinquedos, carregadores de bateria ou telhados solares para carregar carros elétricos. Outras aplicações incluem sistemas de irrigação, sinalização em rodovias, postes públicos ou telefones públicos.

26. Células solares CIGS impressas por jato de tinta Esquema tradicional de uma célula solar CIGS - com a impressão por jato de tinta. [Imagem: Sunshine PV] As impressoras jato de tinta, uma tecnologia de baixo custo que está presente em virtualmente todas as casas e escritórios, poderá em breve oferecer seus benefícios para o futuro da energia solar. Jato de tinta solar Engenheiros descobriram uma maneira de fabricar um tipo especial de célula solar, conhecida como CIGS, usando a tecnologia da impressão por jato de tinta - bastando substituir a tinta pelas soluções semicondutoras adequadas. A técnica reduz o desperdício de matéria-prima em 90 por cento em relação ao processo tradicional, o que poderá reduzir significativamente o custo de produção dessas células solares flexíveis. Um "painel" de célula solar CIGS mais se parece com uma folha plástica, totalmente flexível, em comparação com os rígidos painéis solares feitos com células solares de silício. O termo CIGS vem das iniciais dos elementos químicos que compõem o material fotossensível: cobre, índio, gálio e selênio. O material geralmente é produzido a partir do mineral calcopirita, um sulfeto de cobre com pequenas quantidades de metais como índio e gálio, além de enxofre e selênio. O composto CIGS tem eficiência fotoelétrica excepcional - uma camada de calcopirita com um ou dois micrômetros de espessura pode capturar a energia dos fótons de forma tão eficiente quanto uma camada de 50 micrômetros de espessura de silício. As células solares CIGS são compostas de várias camadas, normalmente depositadas sobre vidro ou sobre um plástico flexível - daí a possibilidade de uso da impressão por jato de tinta. Em vez de depositar compostos químicos sobre o substrato com a técnica tradicional de deposição de vapor químico, que desperdiça a maioria do material no processo, a tecnologia jato de tinta pode ser usada para criar padrões precisos, depositando apenas o material necessário. Alguns materiais utilizados para fabricar células solares mais avançadas, como o índio, são relativamente caros e o uso do jato de tinta quase elimina o desperdício. Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=celulas-solares-impressas-jato-tinta&id=010115110701

34. No primeiro semestre de 2010, a instalação de sistema fotovoltaico na Alemanha estava em torno de 2,9 mil euros o quilowatt de potência (kWp). No Brasil, se considerados todas as tarifas, este custo estaria em torno de 3,5 mil euros por kWp. Nos últimos três anos, a queda no custo foi de 42,7%. Segundo o Renewable 2010 Global Status Report, do REN21, o preço da maioria dos módulos cristalinos caiu de 50% a 60% em 2009, passando de valores altos como US$ 3,5 por watt em 2008 para US$ 2 por watt em dezembro de 2009. CUSTOS

35. PRODUÇÃO MUNDIAL DE ENERGIA FOTOVOLTAICA MW - GW

37. Mesmo com uma participação ainda reduzida no suprimento da demanda energética mundial, a energia Fotovoltaica é a FRE que apresenta a maior taxa anual de crescimento.

39. *Incluí as energias solar, eólica e geotérmica Fonte: IEA, 2009 (6)

40. (b) Matriz de energia elétrica (a) Matriz energética brasileira Fonte: Atlas Brasileiro de Energia Solar (2006)

42. Fonte: Ricardo Rüther (5) Análise comparativa entre Brasil e Alemanha

43. Mapa de radiação por região - Brasil

44. Sistema interligado de distribuição de eletricidade no Brasil [2]

45. Potencial disponível para a geração diária fotovoltaica, em kWh/kWp, na região da Amazônia [38]

47. Silicio amorfo

49. Silício policristalino

50. Filme fino

54. USINAS SOLARES – ÁSIA

55. USINAS SOLARES – PORTUGAL FONTE:

56. USINAS SOLARES – ESPANHA

57. USINAS SOLARES – EUA

58. Capacidade de geração de 1 MW A primeira usina solar comercial da América Latina, a MPX Tauá, foi inaugurada dia 04 /08/2011. Construção do grupo EBX (Elke Batista) Instalada em área de 12 mil metros quadrados, do perímetro irrigado Várzea do Boi, no município de Tauá, no Sertão dos Inhamuns cearense. É composta de 4.680 módulos fotovoltaicos da Kyocera. Capacidade inicial de 1 MW, suficientes para abastecer mil e quinhentas famílias. Plano de expansão para 50 MW A energia gerada é injetada no Sistema Interligado Nacional através de uma subestação da Coelce, a Companhia Energética do Ceará. Investimento: dez milhões de Reais Além de gerar nove mil empregos diretos, a MPX Tauá tem parceria com a Universidade Estadual do Ceará, e os alunos recebem os dados meteorológicos coletados na usina, para análise e monitoramento.

59. PROJETO MEGAWATT SOLAR ELETROSUL

61. O sistema possui 200 mil células fotovoltaicas, ocupando uma área equivalente a dois campos de futebol e que irão gerar até 840 000 quilowatts-hora de eletricidade por ano. Com isto, o estádio deixará de emitir 450 toneladas de CO 2 por ano. Esta energia é suficiente para abastecer 250 residências por um ano. O projeto foi desenvolvido em parceira com a concessionária local, a empresa EWE, que comercializa a energia gerada.

63. 8.844 painéis – geração de 1,4 gWh/ano - pode alimentar 80% da vizinhança - Custo : US$ 15 milhões

64. Copa do Mundo 2014 – Projetos fotovoltaicos

65. Relação de estádios cujos SFCR foram analisados, com valores de potência total e custo total Fonte: Relatório Estádios Solares Opção Sustentável para a Copa 2014 no Brasil Elaborado por: UFSC/IDEAL Alexandre de Albuquerque Montenegro Clarissa Debiazi Zomer Ísis Portolan dos Santos Lucas Nascimento Priscila Braun-Grabolle Ricardo Rüther (coordenador)

68. A Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desenvolveu um projeto de modernização do Aeroporto Internacional Hercilio Luz, em Florianópolis, projetando a instalação de módulos fotovoltaicos. Segundo o estudo, bastaria a cobrança de apenas 25 centavos por passageiro que passasse pelo aeroporto durante um ano para cobrir os custos do investimento da usina solar. A estimativa é que o novo complexo aeroportuário de Florianópolis custe R$ 276 milhões e as instalações solares para uma capacidade energética de 1,2 MWp, R$ 15 milhões (5% do custo total da obra).

75. O MS TÛRANOR PlanetSolar completou metade do seu desafio de dar à volta ao mundo usando apenas energia solar. Construído na Alemanha, o barco possui quatro motores movidos a energia solar, captada por 825 módulos fotovoltaicos localizados na superfície da embarcação. Esses módulos ocupam 537 m2 da parte superior do barco, que possui quinze metros de largura e trinta e um de comprimento. Apesar das dimensões e do número de motores, o navio é silencioso e possui uma autonomia de três dias sem captação de luz solar.

76. Sistemas isolados Sinalização de Estradas de Ferro Bóias marítimas Torres de comunicação

78. Bombas d’água

79. Brinquedos

81. Preços de agosto 2011

83. Telefonia móvel Bolsas Biquines Curiosidades:

85. Sistema de Motor Stirling Sistema de Torre Solar Sistema de Coletor de Cilindro – Calha Parabólica

86. Sistema de Torre Solar Torres de Energia Solar Concentrada geram energia elétrica concentrando os raios solares no topo de uma torre. Esta torre tem um receptor-trocador de calor que aquece um liquido condutor (uma mistura de sais em estado liquido) que circula no sistema. O calor contido no liquido condutor vaporizado passa por turbinas e move geradores convencionais para produzir eletricidade. Do mesmo modo que a água de uma represa passa (move) nas turbinas de uma hidroelétrica. Nas usinas CSPT o vapor produzido pelo aquecimento solar do liquido condutor, movem as turbinas dos geradores de eletricidade.

87. Usina CSPT no Deserto

88. As Torres de Energia Solar Concentrada - CSPT - são mais adequadas para aplicações de larga escala entre 30-800 MW. A pioneira usina hidroelétrica de Paulo Afonso I, em Paulo Afonso no Rio São Francisco tem uma capacidade de 180 MW(quando tem agua suficiente no rio São Francisco para movimentar todas suas turbinas). Nos períodos de grandes secas esta capacidade chegar a baixar para 20% ou menos. CSPs usam como elemento de absorção e retenção de calor um liquido condutor. Este liquido é uma mistura de dois sais composto de: 60% de nitrato de sódio e 40 % do nitrato de potássio. A mistura liquidifica-se a 220 º C (428 º F) e é mantido em estado liquido a (290 º C/554 º F) no “tanque de armazenamento esfriado”.

89. Usina de CSPT de Geracao de Eletricidade - Heliostasts e Torre Para que a CSPT continue produzindo eletricidade continuadamente, o liquido condutor é termicamente armazenado (os tanques são revestidos de isolantes térmicos) durante períodos nublados ou à noite. Isto permite a usina CSPT operar 24 horas por dia. O dimensionamento dos tanques de estocagem e retenção de calor é um fator super importante no dimensionamento das usinas CSPTs. Os tanques de alta temperatura se bem isolados podem estocar o liquido condutor por até 13 horas ou um pouco mais.

90. Atualmente existem várias CSPTs sistemas funcionando no mundo inteiro. Nos USA, plantas CSPT vêm operando comercialmente de forma contínua e confiável por mais de 15 anos produzindo eletricidade em estados como California e Nevada. A empresa privada, Arizona Power Company, esta construindo uma CSPT no deserto de Mojave para uma capacidade de 280 MW ou para abastecer 70.000 casas. O maior CSPT ate agora construída esta na cidade de Sevilla na Espanha. A usina CSPT no Sul de Espanha, conhecida como Andasol 1, começou a operar em novembro passado e agora produz 50 MW de potência, energia suficiente para abastecer 50.000 a 60.000 casas. Usina Solar de Geração de Eletricidade CPST em Sevilla - Espanha

91. Estudos recentes estimam que em 2050, 15% da total demanda de energia mundial poderá ser suprida por CSP sistemas. Recentemente uma empresa do Arizona assinou um contrato com a China para produzir 2.000 MW de energia solar no interior do deserto da Mongólia . O projeto prevê o fornecimento de energia suficiente para abastecer 3 milhões de casas. A China planeja produzir 20 GW de energia solar até 2020.

92. Refletores Solares

95. http:// mybelojardim.com/usinas-de-energia-solar-concentrada-uso-de-sal-derretido-para-estocar-calor-operar-noite-dia/

96. Solar 2 power tower in Barstow, California. The plant uses a combination of 60% sodium nitrate and 40% potassium nitrate as a working luid and heat storage medium.

100. O Google fez um acordo para investir U$ 168 milhões em uma usina de energia solar, no deserto de Mojave - Califórnia – EUA. O investimento vai para a empresa Bright Source Energy, empresa que desenvolve e opera grandes usinas de energia solar. O projeto se chama Ivanpah,. O Ivanpah Solar Energy Generating System irá produzir quase o dobro da quantidade de energia solar produzida comercialmente hoje em dia nos Estados Unidos. Quando a usina ficar pronta e funcionando 13,5 milhões de toneladas de dióxido de carbono deixarão de ser produzidas.

102. http://mybelojardim.com/inaugurada-usina-solar-sterling-de-geracao-de-eletricidade/ Usina Solar de Motor Stirling

103. Usina Solar Stirling de Geração de Eletricidade Arizona-USA A primeira usina comercial do mundo que usa tecnologia Stirling de concentração de energia solar em discos parabólicos gigantes para gerar eletricidade a partir do sol. Instalados 60 coletores-parabólicos solares, chamados de SunCatcher. Cada unidade parabólica produz 25 kW Capacidade total de 1,5 MW de geração de eletricidade. Suficiente para suprir as necessidades energéticas de cerca de 200 casas A tecnologia de discos Stirling capta o calor usando um disco parabólico espelhado que se move constantemente para acompanhar o movimento do sol. O calor é dirigido a um pistão contendo gás hidrogênio o qual move um motor Stirling para produzir eletricidade.

104. 1 - o motor Stirling. 2 - um gerador de corrente. 3 - ventilador de refrigeração do motor Stirling. 4 - O sistema de atribuição de calor não utilizado de uma caldeira para o fornecimento de energia térmica a um motor Stirling - usado para aquecimento doméstico e na produção de água quente. 5 - resfriamento do radiador. 6 - A câmara de conversão de vapor de água na mistura de hidrogênio e oxigênio. 7 - sistema de arrefecimento do vapor de água de mistura de hidrogênio e oxigênio para o ponto de condensação do vapor de água. 8 - caldeira para fornecimento de calor para o motor Stirling. 9 - cerâmica, isolamento térmico da parede. 10 - fornecimento de Distribuição sites de oxigênio e hidrogênio. 11 - painel de isolamento térmico que separa a estação de energia na atmosfera. 12 - o calor. 13 - Espelho com sistemas de orientação automática. 14 - O fluxo solar concentrada. 15 - eletrolisador. 16 - reservatório com água purificada. 17 - os tanques de hidrogênio e oxigênio. 18 - sistema de alimentação.

106. Usina solar concentrada usando calha parabólica Toda a radiação pode ser concentrada com refletores solares. Uma Calha Parabólica concentra a luz em uma linha ou um Prato Parabólico concentra a luz em um ponto. Ambos os refletores solares tem resultados excelentes na geração de energia elétrica. Através do Projeto Solar com Calha Parabólica,se obtém vapor superaquecido a 400 graus centígrados para ser usado em caldeira industrial ou gerar energia elétrica.

111. Uso em coberturas de industria ou prédios comerciais Aquecimento de água Geração de energia elétrica Ar condicionado Dessalinizador

116. Fonte – Siemens (7)

117. Um consórcio de empresas de multinacionais – que reúne gigantes como Siemens, RWE, E.On e Deutsche Bank, entre outros – assinou carta de intenções para criar o maior projeto de energia solar do planeta: a Iniciativa Industrial Desertec. O projeto prevê a construção de uma rede de usinas de produção de energia totalmente limpa no Deserto do Saara, no norte da África, e de redes transmissão de energia, capaz de fornecer pelo menos 15% da eletricidade consumida na Europa, além de dois terços da necessidade do norte africano e do Oriente Médio. O Desertec foi orçado em US$ 577 bilhões e prevê a instalação de uma tecnologia solar de última geração, que utiliza espelhos para concentrar a luz do sol sobre torres de energia que produzem vapor, que por sua vez movimentam turbinas que produzem eletricidade. Iniciativa Industrial Desertec

119. O FUTURO: TORRE SOLAR TERMO EÓLICA

123. Coletor

126. O Brasil tem, hoje, 6 milhões de metros quadrados de área acumulada de aquecedores solares instalados, o equivalente a 750 campos de futebol, gerando 4.000 MWth de energia térmica. Ou, ainda, equivalente ao dobro da capacidade das Usinas Nucleares Angra I e II somadas. Em 2015, o país deverá chegar aos 15 milhões de metros quadrados de coletores, caso se mantenham os atuais índices de crescimento do setor. A China detém 50% do parque de aquecedores solar instalado no mundo, enquanto que, apesar do crescimento, o Brasil não passa de 7%. O crescimento da produção de sistemas de aquecimento solar de água na última década foi de, em média, 15%. Saltou para 18,9% em 2009 e para 21,1% em 2010, com 1 milhão de metros quadrados produzidos, empregando 30 mil funcionários. (5) Aquecedores Solares Hidráulicos

127. (a) Energia total necessária para aquecimento (b) tempo de retorno do Investimento (PB). Tempo de retorno de investimento: O sistema adotado para o cenário apresenta uma área útil de 1,6m2 com volume diário de 120 litros e preço total de US$500 (2006). A curva de eficiência atende o padrão classificado como Tipo A pelo INMETRO (Instituto Brasileiro de Metrologia). O ciclo de vida considerado na análise tem a duração de 20 anos. Considerou-se o custo da eletricidade em 0,12US$/kWh, a inflação do combustível em 5%aa e uma taxa de juros de 10%aa.

129. Aquecedores solar de baixo custo

130. Aquecedores Solares Heliotek na CDHU de Piraju F 299 casas populares com o kit de aquecimento solar de água Heliotek, sendo 149 de 43 m² de área construída e 2 dormitórios, e 150 de 3 dormitórios e área de 60 m². O kit de aquecimento solar de água é constituído por um reservatório de 200 litros e um coletor solar Quality Line, dimensionado para uma família de quatro a cinco pessoas, tamanho médio de uma família da CDHU, fazendo com que a conta de luz reduza de 30% a 40% no final do mês.

131. Aquecedores solares de piscina

133. Aquecedor solar a vácuo

134. Aquecedor solar a vácuo

137. Creche Joana de Angelis – Tubarão - SC Creche Chico Mendes – Florianópolis - SC

138. Sistema de iluminação natural tubular

143. Sistema de Iluminação com Fibra Ótica e Coletor Solar

146. Sistema Híbrido de Iluminação Solar

147. Tipos de coletores solar

151. Sistema de iluminação solar Himaware - Japão

152. Combustão reversa: pesquisa quer transformar CO2 em combustível líquido Com informações da Agência Fapesp - 30/05/2011 Densidade do combustível A tecnologia de baterias poderá passar por uma revolução no futuro, mas, enquanto isso não acontecer, os combustíveis líquidos permanecerão como a forma de energia mais concentrada e eficiente disponível para suprir as necessidades da humanidade. Utilizar a energia do Sol para transformar os resíduos da combustão em insumos para a fabricação de novos combustíveis líquidos é o objetivo das pesquisas de um grupo de cientistas dos Estados Unidos, com coordenação de Nancy Jackson , presidente da Sociedade Norte-Americana de Química (ACS, na sigla em inglês). Jackson está no Brasil nesta semana, participando da Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química (SBQ), em Florianópolis. A pesquisadora apresentou uma conferência intitulada Da luz do Sol para o petróleo: conversão termal solar de dióxido de carbono em combustíveis líquidos . A equipe de seu laboratório já está trabalhando na engenharia do reator capaz de utilizar a energia solar para transformar o dióxido de carbono - produto da queima de combustíveis como gasolina e etanol - em monóxido de carbono, que pode ser utilizado na produção de combustíveis. Desafios e Perspectivas Para o Futuro:

153. Combustão reversa É isto o que está tentando fazer o professor Rich Diver, dos Laboratórios Sandia, nos Estados Unidos. Utilizando um gigantesco concentrador de energia solar, ele está utilizando a combustão reversa para reenergizar o CO 2 e transformá-lo em monóxido de carbono. O CO poderá ser utilizado para a produção de hidrogênio ou servir como um dos elementos no processo de fabricação de combustíveis líquidos, como o metanol ou até mesmo a gasolina ou o óleo diesel. Forno solar O enorme forno solar quebra as ligações carbono-oxigênio no dióxido de carbono e gera monóxido de carbono e oxigênio puro. A idéia original do reator era quebrar a água em hidrogênio e oxigênio, para utilização do hidrogênio como combustível. Logo, porém, os pesquisadores viram que seu invento era mais versátil do que eles pensaram inicialmente. Reciclagem do CO 2 A idéia é poder reciclar o dióxido de carbono várias e várias vezes, produzindo combustíveis a partir do resíduo dos combustíveis. Os pesquisadores acham que podem utilizar o dióxido de carbono que sai das chaminés de termoelétrica ou da fermentação da cana de açúcar na produção do etanol , transformando-o em combustíveis líquidos. Para cada molécula de etanol, é produzida também uma molécula de dióxido de carbono. Há outros grupos de pesquisa que estão aprendendo como separar o dióxido de carbono a partir do ar. É o que as plantas fazem: usam o dióxido de carbono do ar para crescer. Então há diferentes maneiras para conseguir o dióxido de carbono. Essas tecnologias já existem. Quanto tempo essa tecnologia levará ainda para ser implementada? Estamos falando em algo como sete ou oito anos. O conceito já está desenvolvido e o que falta é a engenharia e o escalonamento? Nancy Jackson - Sim. Há ainda muitos desafios , porque a temperatura de que precisamos para mudar o dióxido de carbono, que é tão estável, é tão alta que isso torna difícil a tarefa de definir materiais . Muitos deles não aguentam altas temperaturas e, se esquentamos e esfriamos sucessivamente, a maior parte dos materiais tende a não resistir . Há muitos desafios. O primeiro passo é o mais difícil. E é isso que estamos fazendo agora. fonte: www.inovacaotecnologica.com.br vez.

154. Principais centros de pesquisa em energia fotovoltaica no Brasil: Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal de Santa Catarina (Labsolar/UFSC) – http://www.labsolar.ufsc.br Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos da Universidade de São Paulo (USP) – http://www.energia.usp.br/lsf/ Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – http://www.solar.ufrgs.br/ Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (Cresesb) – http://www.cresesb.cepel.br Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas da Universidade Federal do Pará (GEDAE/UFPA) – http://www.ufpa.br/gedae Eletrobras/Cepel – http://www.cepel.br/

156. 7 - Siemens, Pictures of the Future | Fall 2009 - www.siemens.com/pof. 8 – http:// liverpool.academia.edu/MohammedMayhoub/Papers/380124/ Um estudo de viabilidade dos sistemas de luminacao hibridos 9 – Weigmann, Paulo Roberto - Energia Fotovoltaica – ECOenergia - IFSC – Slides de aula. 10 – Palz, Wolfgang – Energia solar e fontes alternativas – Editora Hemus – Curitiba – PR – 2002 11 – MRS Bulletin, Volume 33, abril de 2008. www.mrs.org/bulletin 11 – www. Americadosol.org 12 – www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=fusao-nuclear&id=010815110823