Aquecimento Solar Térmico da Água

Energia solar térmica no Rio de Janeiro

Os sistemas solares térmicos para aquecimento de água em edifícios no Rio de Janeiro são tecnicamente viáveis e têm o potencial de recuperar os custos de investimento em poucos anos. Foto por frogart licenciada sob creative commons.

O aquecimento solar térmico de águausaa energia do sol para aquecer a água que pode ser usada em tarefas domésticas.

A energia do sol é captada por coletores solares geralmente instalados nos telhados. O líquido que circula no coletor é aquecido pelo sol e transfere o calor para a água dentro de um reservatório térmico.

Deste modo, a água é aquecida progressivamente com a radiação solar e fica armazenada em um reservatório para o uso quando necessário.

O aquecimento solar térmico é um processo muito mais eficiente do que a geração de energia elétrica através da tecnologia fotovoltaica – ele converte uma elevada proporção da energia incidente em calor útil. Além disso, o aquecimento solar térmico de água para uso doméstico é eficaz mesmo quando a luz solar é difusa.

Sistemas solares térmicos são uma forma limpa e renovável de descentralizar a produção de energia. Tais sistemas podem proporcionar economias significativas de energia elétrica, mesmo quando a água é apenas parcialmente aquecida pelo sistema de energia solar térmica.

Uma vez que reduzem a necessidade de aquecimento elétrico da água, os sistemas solares térmicos ajudam a reduzir os picos de demanda do sistema de fornecimento de eletricidade. A adoção desta tecnologia num momento em que a economia brasileira se expande também reduziria  a necessidade de novas formas de geração de eletricidade. Isso traria grandes vantagens ambientais e econômicas.

Aquecimento Solar Térmico de Água noRio

No contexto doRio de Janeiro, o aquecimento solar térmico de água é extremamente importante. Uma grande percentagem dos brasileiros usam diariamente chuveiros elétricos para aquecimento de água  – geralmente após o trabalho, durante o horário de pico entre as 18:00hrs e as 21:00hrs . Estes chuveiros têm um consumo de energia típico de até 5.400 Watts.

Este consumo de energia é extremamente significativo – estima-se que o uso do chuveiro elétrico representa  22,6% do consumo de energia elétrica do setor residencial brasileiro – cerca de 6% do total do consumo nacional de energia elétrica [1]. Usar a energia solar para aquecer a água dos chuveiros reduziria a demanda sobre o sistema elétrico e liberaria mais energia durante o horário de pico. De acordo com o GIZ, sistemas de aquecimento solares térmicos no Brasil podem reduzir o consumo de energia para aquecimento da água em até 35%.

Muitos governos ao redor do mundo reconhecem que o aquecimento solar térmico de água é uma excelente maneira de reduzir a demanda elétrica e reduzir as emissões de GEE. Em janeiro de 2008, o Governo do Estado doRio de Janeiroaprovou uma lei que torna a instalação de sistemas de aquecimento solar de água obrigatória para edifícios públicos. Sob a lei estadual Lei N ° 5184 (em vigor desde janeiro de 2008), os sistemas solares térmicos são obrigatórios para edifícios públicos novos e renovados noRio de Janeiro. A energia solar deve atender 40% da demanda anual de água quente. A isenção é feita para edifícios públicos em que é tecnicamente impossível instalar um sistema solar térmico. Os materiais e equipamentos utilizados na implementação do sistema tem que estar de acordo com NBRs da ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas [2].

Aquecimento solar tem crescido rapidamente no Brasil, com uma área de mais de 5 milhões de metros quadrados de coletores solares instalados nos últimos anos [3]. Sendo que, mais de 1 milhão de metros quadrados de coletores solares foram instalados em 2011 [4].

Estudo de Caso: Mangueira,Rio de Janeiro

Como parte do realojamento dos moradores da Favela da Mangueira, foram instalados sistemas de aquecimento solar térmico de água em unidades residencias baixas (4-5 andares). As unidades solares térmicas consistem de painéis coletores de 2 metros quadrados e um reservatório de água quente de 200 litros situado no telhado. Cada unidade é canalizada para um apartamento individual. O projeto 1000 Telhados foi realizado por GIZ (Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH). O vídeo a seguir apresenta uma visão geral do projeto:

Apoio do Estado para Aquecimento Solar de Água

Uma das metas do Plano Nacional de Mudança do Clima é a instalação de 15 milhões de metros quadrados de painéis solares até 2015 [5]. O Projeto Minha Casa Minha Vida visa melhorar a disponibilidade de unidades habitacionais para as famílias com renda mensal de até R$ 1.600,00. A Caixa Econômica Federal paga até R$ 2.000,00 por unidade de aquecimento solar térmico instalada para os empreendedores do projeto.

Benefícios Econômicos de Aquecimento Solar Térmico de Água

A economia gerada através de sistemas de aquecimento solar térmico de água tem que ser contra-balanceada com o alto custo de compra e de instalação dos mesmos. Uma unidade de energia solar térmica comum pode custar em torno de R$ 2.000,00 enquanto que um chuveiro elétrico de 4,4 kW é vendido no Brasil por cerca de R$ 35,00 [6].

Há evidências de que os sistemas solares térmicos podem reduzir o consumo de gás em até 50% em condomínios residenciais e que estes sistemas recuperam o investimento em menos de quatro anos. O Edifício Mundo Apto Cambuci em São Paulofoi construído em 2007, composto por três torres de 142 unidades residenciais cada. Um total de 589 m² de colectores solares instalados nos telhados que  fornecem energia para aquecer água, que fica armazenada em três tanques de 12 mil litros. O design evita sombreamento e permite uma manutenção fácil e segura. A instalação economiza 13.700 m³ de gás por ano, no valor de R$ 34.000,00. O perídod de retorno do investimento foi calculado em 3,3 anos [7].

Os sistemas solares térmicos estão bem estabelecidos no Brasil, com 34 empresas brasileiras fabricando estes sistemas aprovados pelo INMETRO, o Instituto Nacional de Metrologia Qualidade & Tecnologia [8]. Esses sistemas certamente devem ser considerados nos projetos de edifícios noRio de Janeiro.

Legionella

Legionella pneumophila é uma bactéria patogênica transmitida pela água, que causa a doença do legionário. A doença é geralmente adquirida pela exposição a aerossóis contaminados e pode ser fatal em populações vulneráveis. A Legionella cresce mais rapidamente em temperaturas mornas (ou seja, 25 – 40 ° C) e a água quente em sistemas solares térmicos pode abrigar concentrações perigosas do organismo. NoRio de Janeiro é mais provável de ocorrer no inverno quando a temperatura dos tanques de armazenamento de água é menor. Tomar banho com água contaminada aumenta o risco de infecção. Os casos da doença são frequentemente diagnosticados de forma errada e é provável que o número de casos esteja sendo subestimado [9], [10].

Cuidados devem ser tomados para garantir que sistemas de aquecimento solar térmico de água não promovam o crescimento da legionella. Procedimentos de desinfecção química são possíveis, mas talvez o método mais simples de controle seja a pasteurização. Este método consiste em aquecer a água do reservatório até 60 ° C durante uma hora por dia, o que efetivamente esteriliza o sistema. É importante que a água no interior do tanque seja aquecida até à temperatura correta. De acordo com o UK Water Regulations Advisory Scheme, sistemas solares de água quente devem ser projetados de modo a que a água no tanque de armazenamento possa ser pasteurizada regularmente [11], [12].

Design do Sistema Considerações sobre o Tamanho

Cuidados devem ser tomados ao projetar sistemas solares térmicos com especial atenção para o tamanho da demanda em questão. Se os sistemas forem muito grandes podem provocar temperaturas de água muito elevadas e vapores intermitentes.

Recursos Adicionais

Referências

  1.  E. Salvador, “The Energy Efficiency Evolution of the Water Heating Process in Brazil´s Residential Sector: The PROCEL Seal Program contribution,” (PDF) in Eurosun, 2008. [Acessado em: 18-Set-2012].
  2. “Solar obligation by the state of Rio de Janeiro, Brazil | Solarthermalworld.” [Online]. Disponível em: http://www.solarthermalworld.org/content/solar-obligation-state-rio-de-janeiro-brazil [Acessado em: 18-Set-2012].
  3. “The solar heating sector | DASOL | Department of National Solar Heating ABRAVA.” [Online]. Disponível em: http://www.dasolabrava.org.br/informacoes/o-setor/ [Accessado em: 27-Set-2012].
  4. “Brazil: Collector Area Exceeds 1 Million a Year,” Solarthermalworld. [Online]. Disponível em: http://www.solarthermalworld.org/content/brazil-collector-area-exceeds-1-million-year [Accessado em: 27-Set-2012].
  5. GOVERNO FEDERAL, “PLANO NACIONAL SOBRE MUDANÇA DO CLIMA BRASIL,” 2007. [Online]. Disponível em: http://www.mma.gov.br/estruturas/smcq_climaticas/_arquivos/plano_nacional_mudanca_clima.pdf [Accessado em: 16-Out-2012].
  6. “Maxi Shower Bath – Lorenzetti – Americanas.com.br.” [Online]. Disponível em: http://www.americanas.com.br/produto/388772/chuveiro-maxi-banho-lorenzetti [Accessed: 16-Out-2012].
  7. “Brazil: Solar Water Heater Case Studies in Multi-family Housing,” Solarthermalworld, 2012. [Online]. Disponível em: http://www.solarthermalworld.org/content/brazil-solar-water-heater-case-studies-multi-family-housing [Accessado em: 16-Out-2012].
  8. INMETRO and PROCEL, “SISTEMAS E EQUIPAMENTOS PARA AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA – COLETORES SOLARES – EDIÇÃO,” 2012.
  9. B. S. Fields, R. F. Benson, and R. E. Besser, “Legionella and Legionnaires’ disease: 25 years of investigation.,” Clinical microbiology reviews, vol. 15, no. 3, pp. 506–26, Jul. 2002.
  10. “Legionnaire’s disease,” 2011. [Online]. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedhealth/PMH0001641/. [Accessado em: 08-Nov-2012].
  11.  T. Makin, “LEGIONELLA BACTERIA AND CONDITIONS FOR ITS GROWTH AND,” Report for the Water Regulations Advisory Scheme, 2009. [Online]. Disponível em: http://www.wras.co.uk/PDF_Files/Preheated_Water_Report.pdf. [Accessado em: 08-Nov-2012]
  12. “STORAGE OF PREHEATED DOMESTIC HOT WATER AND POSSIBLE GROWTH OF LEGIONELLA BACTERIA,” Water Regulations Advisory Scheme (UK). [Online]. Disponível em: http://www.wras.co.uk/Preheated-Water.htm. [Accessado em: 08-Nov-2012].