ACEPSJ Projeto de Auto-suficiência Energética - tallertat

ACEPSJ – Projeto de auto-suficiência Energética.
ACEPSJ
Projeto de
Auto-suficiência Energética
Pg. 1
ACEPSJ – Projeto de auto-suficiência Energética.
ACEPSJ
Projeto de Auto-suficiência Energética
(PARA VISUALIZAR MELHOR ZOMM=120 EXIBIR TELA INTEIRA)
Introdução:
As tecnologias em energia de fontes alternativas vêm evoluindo ao
mesmo tempo em que vão se tornando imprescindíveis para aqueles que
desejam ter uma vida mais intimamente ligada na natureza e uma utilização da
energia mais limpa e segura.
Havendo evoluído rapidamente no começo da era industrial, e logo
abandonadas pela supremacia do petróleo e a centralização da energia (centrais
hidroelétricas e nucleares), agora vão sendo retomadas a adaptadas com as novas
tecnologias eletrônicas, visando também à futura falta de energia convencional,
o aos serviços instáveis (cortes de eletricidade freqüentes) das outras fontes
tradicionais.
E o tempo agora das energias renováveis, seguras e mais
elementares: da água (hidroelétrica), do sol (fotovoltaica) e do vento (eólica).
Modelo de um
Sistema Autosuficiente
A ACEPSJ assume o compromisso de ser pioneira destas
tecnologias e decide instalar um sistema auto-suficiente na área comunitária da
Associação, a fim de providenciar um sistema básico de eletricidade produzida
por nós e em nosso lar. E importante destacar também finalidades educativas e
demonstrativas do sistema, que se materializarão em aulas e práticas na nossa
escola de temas ambientalistas.
A partir da queda da água e dos fortes ventos providenciados pelo
morro vizinho e que vão ser desenvolvido o sistema auto-suficiente de energia
elétrica.
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ACEPSJ – Projeto de auto-suficiência Energética.
A – ESTUDOS PRÉVIOS PARA DEFINIR O SISTEMA AUTOSUF.
(ORIENTADO INCIALMENTE A PRODUÇÃO HIDROELÉTRICA)
A.1.- Especificação e dimensionamento do Sistema.
Objetivo:
●
Especificar e dimensionar o equipamento necessário para a produção
de energia elétrica auto-suficiente para cobrir as necessidades de
consumo da área comunitária da ACEPSJ.
Métodos:
A.1.1° - Cálculo de produção elétrica baseada na queda da
água e na potência geradora da turbina hidroelétrica.
Queda da água:
DESCENSO TOTAL:
DESCENSO NA VERTICAL (DV):
VAZÃO (VA):
DIAMETRO MANGUERA:
ÍNDICE PROD. TURBINA (IP):
100
2
50
6,7
MTS.
30
MTS
LTS/SEG.
MM
POTÊNCIA GERADORA (PG) = DVxVAxIP = 400 WATTS
20 lâmpadas de 20w fluoresc. (luz=100 watts) continuamente.
CAPACIDADE DIÁRIA:
9,6 KWATTS
CAPACIDADE MENSUAL:
288 KWATTS.
A.1.2° - Cálculo do consumo elétrico atual mensal. (para o ano 2007)
Ver planilha Excel com detalhes.
(Planilha I em horas, Planilha II em watts)
PDA 29kw 4%
Feitio 14kw 2%
Alojam. 20kw
3%
Igreja
74 kw
10%
Cozina
173 kw
24%
Escola
24
4%
Escritorio
210 kw
30%
TOTAL
603 kw
Banheiros
180 kw
23%
ACEPSJ - Consumo mensual por Areas.
GRg
GRÁFICO 1
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ACEPSJ
Consumo mensual
( por aparelho)
Motores
6kw
2%
Chuveiros
169kw
21%
Electronicos 24 kw
6%
Refrigeradores
193 kw
38%
Iluminação
210 kw
33%
GRÁFICO II
A.1.3° - Estudo das curvas temporais de potência consumida diariamente ao
longo do mês.
70000
ACEPSJ - Picos de consumo diario en watts.
Feitio/Fest.
(Mês padronizado - sumatoria áreas )
60000
Hinario
50000
watts
40000
Concent / Benef.
30000
20000
10000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12 13
14 15
16 17 18
19 20 21
22 23
24 25 26
27 28
29 30 31
Dias do mes
Igreja
Escola
Escritorio
Banhos
Cozinha
Alojam.
Feitio
PDA
GRÁFICO III
Este gráfico nos mostra que, por exemplo, num dia do hinário, o caso de ter
absolutamente tudo aceso durante as horas calculadas para cada aparelho de cada
área, chegaríamos a um consumo total diário de 61,73 kws.
O gráfico nos mostra a somatória do consumo de cada área em cada dia, e a
participação de cada área (cores) na soma total. Mesmo que a curva final e fiel a
somatória não reflexa as curvas individuais de cada área.
No próximo gráfico (GRÁFICO IV) podemos apreciar melhor a curva de consumo
que descreve cada área no longo do mês:
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ACEPSJ - Picos de consumo diario en watts individ.
15000
13000
Sobe ate
28.500
11000
watts
9000
7000
5000
Trab.curtos
3000
1000
-1000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
13
14 15
16
Festival/
Feitio.
17 18
19
20
21 22
23
24
25 26
27
28
29 30
Dias do mes
Igreja
Escola
Escritor
Banhos
Cozinha
Alojam.
Feitio
PDA
GRÁFICO IV
A.1.4° - Cálculo do consumo elétrico diário projetado.
(Projeções baseadas na troca de lâmpadas incandescentes pelas fluorescentes e
anulação de chuveiros e substituição das geladeiras).
Atual Kw.
74,0
24,2
137,7
180,5
126,9
22,3
29,2
7,8
603
19,4
Igreja
Escola
Escritório
Banheiros
Cozinha
Alojamento
Feitio
Pda
Total
Media diaria
Projet. Kw
Economia
12,3
83%
7,6
69%
82,0
40%
2,2
99%
54,4
57%
3,7
84%
5,1
83%
0,3
96%
72%
167
5,4 kwatts
Comparação entre atual e projetado.
200,0
180,0
160,0
140,0
120,0
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
Atual
em R$
R$ 23,42
R$ 6,32
R$ 21,17
R$ 67,74
R$ 27,57
R$ 7,09
R$ 9,17
R$ 2,85
R$ 165,33
Projetado
Geladeiras baixo consumo
GRÁFICO V
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Pd
a
tio
Fe
i
na
m
en
to
Al
oj
a
C
oz
i
s
iro
Ba
nh
e
Es
cr
ito
rio
la
Es
co
Ig
r
ej
a
KWatts
Sem chuveiros
31
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Ver planilha Excel com detalhes
(consumo final, planilla 3 )
A.1.5° - Estudo da rede elétrica existente para seu aproveitamento no sistema
auto suficiente e cálculo de resistência (perdida de energia) devido à
longitude.
A rede atual tem 252 mts. de cabo duplo de 6 mm2, montada com dois
medidores, um deles pega a escola, Igreja e Feitio, e o outro o Pda,
alojamento, banheiros, cozinha e escritório.
GRÁFICO VI
Os problemas atuais de descida de voltagem são devidos à utilização dos
chuveiros, e ao ligar os motores das geladeiras (eles ficam 5 minutos ligados
e 15 minutos desligados -8hrs. diárias de consumo-) .
A rede suporta perfeitamente o resto do equipamento (ate 24.000 watts),
mesmo estando tudo ligado ao mesmo tempo.
A queda de tensão e perda de potência (exemplo para a igreja com o
sistema alternativo) se calcula com a seguinte fórmula:
C2 = longitude do cabo x 2 (ida e volta)
PO = perda em Ohms
MM = mm2 do cabo.
I = corrente em Amp. (Ej. 0,8A para alimentar as luminárias da igreja)
PO = C2/MM/50
No caso da distância da sala de geração até na igreja (100 mts.) a perda em
Ohms será:
PO=200/6/50
PO=0,66 Ohms.
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A queda de tensão (QT) em Volts:
QT=POxI
QT=0,66x0,8
QT=0,52 volts
E a perda de potência (PP) en Watts:
PP=QTtxI
PP=0,52x0,8
PP=0,4 watts
Como podemos observar as perdas não são significativas devido à alta
voltagem do sistema (220V).
A.1.6° - Cálculo de potência máxima necessária para definir a capacidade do
inversor.
Este cálculo esta baseado na corrente máxima que pode circular no sistema
num determinado momento. Para isso e necessário somar todas as potências
dos aparelhos que poderiam ficar acesos ao mesmo tempo em algum caso.
Como apresenta a seguinte tabela o total daria 1389 watts. Somando os picos
de alguns aparelhos, precisa-se do um inversor de 2000 watts.
Igreja
Escola
Escritorio
Banheiros
Cozina
Alojamento
Feitio
Pda
Total
175
141
471
33
260
77
190
42
1389
A.1.7° - Cálculo para definir a capacidade do banco de baterias.
CÁLCULO DE CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO:
A capacidade de armazenamento do banco de baterias e a quantidade de
energia que o mesmo pode fornecer e ser recuperado (recarregado pelo
gerador) em 24 horas (um dia); sendo a mesma a quantidade suficiente para as
necessidades máximas do usuário num dia.
O gerador providência 9,6KW no dia e essa será a capacidade do banco de
baterias que, segundo os cálculos de consumo projetados serão suficientes para
abastecer as necessidades da área comunitária da ACEPS e ainda dispor de um
excedente redirecionado ao dissipador de corrente, provendo o serviço de
esquentamento de água para os chuveiros.
E importante destacar que a medição da capacidade do banco de baterias se faz
tendo em conta a média diária de consumo, tendo que ser esta no mais do que o
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30% da capacidade real do banco de baterias. Isto assegura a longa durabilidade
e bom desempenho das baterias (descarregando mais favorece a produção do
sulfato que acaba estragando a bateria)
5 BATERIAS ESTACIONÁRIAS DE 200 Ah
CAPACIDADE TOTAL ARMACENAMENTO = 1000Ah = 12,2 Kw/Hr.
= 50 lâmpadas de 20w fluoresc. (luz=100 watts) por 12 horas.
CAPACIDADE IDEAL DE UTILIZAÇÃO (30%) = 300Ah = 3,6 kW/Hr.
= 50 lâmpadas de 20w fluoresc. (luz=100 watts) por 3,6 horas.
Comparar com o consumo
médio diário proj. de 5,40Kwatts do ponto A.1.4, a diferença e
completada pela capacidade geradora da turbina.
CAPACIDADE GERADORA DA TURBINA (400W) = 9,6 Kw diários.
Com o banco de baterias completado ela alimenta:
20 lâmpadas de 20w fluoresc. (luz=100 watts) continuamente.
TEMPO DE RECARGA DO BANCO DE BATERIAS:
TOTAL = 30 HORAS
IDEAL = 9 HORAS
O banco de baterias só começa a funcionar quando
a capacidade da turbina é excedida.
CÁLCULO DA POTÊNCIA DAS BATERIAS:
A capacidade de fornecer potência do banco de baterias se calcula
dividindo a capacidade da mesma pelo rate de horas da bateria (20 horas
em baterias de carro e 8 horas em estacionárias)
Para o rendimento ótimo da bateria (durabilidade e capacidade ao longo
dos anos) esta é a quantidade de potência máxima a providenciar pela
bateria. As mesmas podem fornecer quantidades muito maiores (até 500
Amp. por alguns segundos no arranque dos automotores, diminuindo
drasticamente as condições da bateria)
POTÊNCIA IDEAL:
1000 Ah / 8 hrs= 125A x 12 volts = 1500 Watts
(DETERMINA A CAPACIDADE NECESSÁRIA
DO INVERSOR DE 2000 WATTS – SEMPRE MAIOR COINCIDINDO COM O PONTO A.1-6º)
A.1.8° - Cálculo dos excedentes na produção elétrica e seu aproveitamento
diversificando-a para o aquecedor elétrico da água num tanque
térmico.
Calculando um excedente de entre 500/1000 watts e possível alimentar
uma resistência das capacidade para esquentar água num tanque isolado,
para uso nos chuveiros.
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2.- Definição do equipamento, custos e aquisição;.
Objetivo:
●
Definir o equipamento necessário a instalar, baseado nos resultados
do ponto 1°, as análises da oferta e ao capital disponível.
●
Confeccionar o orçamento.
●
Aquisição dos equipamentos.
Métodos:
A.2.1º - Definição do equipamento:
● 5 BATERIAS 200 Ah.
● 1 INVERSOR 1500 Vac
● 2 REGULADORES TIPO XANTREX TRACE-C40
● 1 TURBINA MINIHIDRO GERADORA DE 400 WATS.
● 3 AMPERÍMETROS
● 2 VOLTÍMETROS
● LÂMPADAS FLUORESCENTES DE 11, 20 E 25 WATTS
● DISSIPADOR DE CARGA/ESQUENTADOR 500/1000W
GRÁFICO VII – Equipamento do sistema
A.2.2° - Procura de empresas especializadas na auto-suficiência na Internet, no
guia telefônico, etc.
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Ver Texto adjunto
A.2.3 ° Solicitações de orçamentos, informação técnica, garantias, formas de
pagamento, suporte técnico, consultoria, etc.
Ver pedido de orçamento adjunto
A.2.4° - Análises comparativas da informação.
falta
COMPARATIVO DO SISTEMA HÍDRICO COM
UM SISTEMA FOTOVOLTAICO SOLAR
1 TURBINA DE 400 WATTS GERA NO DIA (24 HRS) = 9600 WATTS
1 PAINEL SOLAR DE 50 WATTS GERA NO DIA (5 HRS.)=250 WATTS
PRECISAM-SE DE 38 PAINEIS SOLARES PARA EQUIPARAR.
1 TURBINA HIDROELÉTRICA = 38 PAINÉIS SOLARES
CUSTO DA TURBINA = R$ 1.000,00
CUSTO DOS 38 PAINES= R$ 45.600,00
A.2.5° - Confecção do orçamento do projeto baseado nestas informações.
Ver orçamento adjunto
A.2.6° - Aquisição. Com exceção do kit da turbina hidroelétrica (comprada na
Nova Zelândia) e preferível o resto do equipamento compra-lo na
área local a fim de obter as adequadas atenções técnicas e
consultorias.
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B – PREPARAÇÃO DOS SITIOS FÍSICOS:
B.1° - Cisterna e Queda da água:
Objetivo:
●
Almacenamento da água das nascentes e otimização da queda da água
em função da capacidade geradora da turbina hidroelétrica e preparação
para a montagem da turbina.
Métodos:
B.1.1° - Construção da cisterna de 20,0000 litros no alto do morro.
B.1.2° - Montado da tomada da água com filtro e interruptor flutuante.
B.1.3° - Instalação da cabina para a turbina hidroelétrica.
B.1.4° - Montagem do cabo subterrâneo da turbina ate a sala de controle e
armazenamento.
B.1.5° - Canalização da queda com cano de 50 mm.
B.2° - Sala de controle e armazenamento.
Objetivo:
●
Montagem dos imóveis necessários para o equipamento.
●
Segurança e controle.
Métodos:
B.2.1° - Definição do espaço físico para o banco de baterias, painel de controle,
regulador de carga e inversor.
B.2.2° - Medições e cálculos de peso para mesas e prateleiras.
B.2.3° - Colocação de sinalização (textual e gráfica) colorida (especialmente nos
cabos)
B.2.4° - Especificação das normas de operação e segurança.
B.2.5° - Local arejado e bem iluminado.
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B.3° - Rede elétrica.
Objetivos:
●
Adequação e Otimização da rede elétrica existente.
Métodos:
B.3.1° - Instalar chave de seleção entre o sistema alimentador local (auto-suficiente)
e o remoto (rede elétrica normal) no caso de emergência o falta de
potência
B.3.2° - Calcular e instalar caixas de fusibles.
B.3.3° - Estudo de perdas de voltagem nos cabos elétricos por longitude e ampliação
do milimetraje onde for necessário.
B.3.4° - Cambio de todas as lâmpadas incandescentes por florescentes, com potência
luminosa igual.
B.3.5° - Anulação dos chuveiros elétricos e Instalação do tanque térmico para água
quente nos chuveiros.
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C – MONTAGEM, ARRANQUE E OPERAÇÃO.
C.1° Turbina hidro-elétrica
Objetivo:
●
Instalação da turbina hidro-elétrica, posta em funcionamento, conexão e
testes.
Métodos:
C.1.1° - Montagem da turbina hidro-elétrica a partir do kit recebido. (ferramentas
básicas de carpintaria)
C.1.2° - Instalação na cabina e conexão do cano da queda da água..
C.1.3° - Provas preliminares:
●
●
●
Voltagem circuito aberto.
Voltagem e amperagem com cargas médias.
Voltagem e amperagem com carga completa.
C.2° Sala de controle e armazenamento
Neste ponto e importante o assessoramento de um especialista nos sistemas
alternativos/engenheiro elétrico. Preferentemente o provedor local das equipes.
Objetivo:
● Instalação
do resto do equipamento, posta em funcionamento,
conexionado e testes.
Métodos:
C.2.1° - Montagem do banco de baterias.
C.2.2° - Instalação do regulador de carga.
C.2.3° - Instalação do inversor.
C.2.4° - Instalação do diversificador de excessos de potência.
C.2.5° - Instalação dos sistemas de alerta (sonoro e luminoso) na baixa e alta voltagem.
C.2.6° - Conexionado na rede elétrica.
C.2.7° - Provas finais:
● Voltagem
● Voltagem
● Voltagem
circuito aberto.
e amperagem com cargas médias.
e amperagem com carga completa.
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C 3° Educação e Conscientização na utilização do Sistema
Objetivo:
● Instruir
tanto o pessoal de mantenimento como os usuários do sistema
auto-suficiente na utilização e mantenimento técnico do mesmo, para
um ótimo rendimento.
Métodos:
C.3.1° - Adequada sinalização tanto na área de controle e armazenamento, como nos
diversos pontos de ativação do sistema (tomadas, interruptores, etc)
C.3.2° - Confecção do manual de mantenimento técnico.
C.3.3° - Confecção do manual de utilização do sistema, especificando capacidade,
normas de utilização, conselhos de economia de energia, eletrodomésticos
permitidos, etc.
C.3.4° - Aulas sobre funcionamento do sistema alternativo.
TALLER TAT
TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS DE TRANSICION
Http://tallertat.joomla.com
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