Apresentação - Energia Solar Térmica De Baixa Temperatura - Tomaz

A ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA TENCOLOGIAS, AÇÕES E ESTRATÉGIAS DE DISSEMINAÇÃO DE USO

José Tomaz Vieira Pereira UNICAMP

03/12/2009

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

1

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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Contribuição de cada fonte Solar Geotérmica Marés Geot. +Marés Total Consumo Mundial em2008

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kWh/ano 2,21E+17 1,87E+14 1,44E+13 2,01E+14 2,22E+17 1,32E+14

% 99,82% 0,084% 0,007% 0,091% 100,00% 0,059%

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

Base Solar 1 1185 15312 1100 0,9982 1678

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http://www.iea-shc.org/publications/downloads/shc_annual_report_2008.pdf

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Quandidade de energia

1a Lei da Termodinâmica Energia constante

Big Bang

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Cap acid a ade 2 L de r ei d eali a Te za r r mo trab dinâ alho mic

Estimativa a partir de imagens do Hubble

a

anos

13,7 Bilhões

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CONVERSÃO DA ENERGIA PARA ATENDER OS REQUISITOS DE NOSSA CIVILIZAÇÃO

NECESSITAMOS DE UMA CADEIA DE CONVERSORES E DE UM SISTEMA ENERGÉTICO

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SISTEMA ENERGÉTICO 

DEVE PREENCHER TRES REQUISITOS qualidade ○ atendimento a necessidades específicas

lugar ○ transporte

tempo ○ alimentação contínua

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SISTEMA ENERGÉTICO INTER-RELACIONAMENTO COM TRÊS SISTEMAS 

ECOLÓGICO

 SOCIAL  ECONÔMICO

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O QUE SE ENTENDE POR ENERGIA SOLAR TÉMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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Industry Workshop Lisboa, 13 th October, 2006 03/12/2009

Brunner_examples_Austrian_industry

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA NA INDÚSTRIA

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Alguns fatores de influência para a opção pela energia renovável

UNIÃO EUROPEIA Principais objetivos da política de energia e meio ambiente • Segurança de suprimento Slide 5 • Competitividade • Aumento da Eficiência Energética • Aumento da utilização de Energia Renovável • Sustentabilidade ambiental

http://www.eea.europa.eu/publications

Energyandenvironmentreport2008

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A dependência da União Europeia das fontes externas de energia

green_paper_energy_supply_EU 2001

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http://www.eea.europa.eu/publications

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UNIÃO EUROPEIA Emissão de gases de efeito estufa por setor EU‑27, 2005

http://www.eea.europa.eu/publications

Energyandenvironmentreport2008 03/12/2009

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Consumo final de energia por setor Brasil – 2008 Total: 2.464 TWh

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Oferta Interna de Energia por Fontes

Nota: * Inclui lenha, carvão vegetal e outras renováveis

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BRASIL Oferta Interna de Energia Elétrica - participação

Nota: * Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações

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INTERAÇÃO DE VÁRIOS ATORES PARA O DESENVOLVIMENTO DA UTILIZAÇÃO ENERGIA SOLAR

ÍNDIA

TURQUIA

CHINA

Tecnologia produto

Usuário

Estado

mercado

fomentador

Indústria UNIÃO EUROPÉIA

fabricante

ISRAEL

GRÉCIA EU

http://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls000381362 Jane Tassinari Fantinelli 03/12/2009

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PARTICIPAÇÃO MUNDIAL POR TIPO DE COLETOR

IEA - International Energy Agency

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http://www.aee-intec.at/0uploads/dateien648.pdf

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http://www.aee-intec.at/0uploads/dateien648.pdf 2009 11 02

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O POTENCIAL DA ENERGIA SOLAR TÉRMICA NA UNIÃO EUROPEIA

2041

3811

3538 219

AEE -Institute for Sustainable Technologies

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Consumo final de energia por tipo de energia UNIÃO EUROPEIA 27 - 2005 Total : 13.609 TWh

4.219 6.668 2.722

AEE -Institute for Sustainable Technologies 03/12/2009

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BRASIL

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ESTADO DE SÃO PAULO

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Evolução da área de coletores instalados no Brasil m2

3500000

2.859.600 m

2

3000000 2500000

2

m em operação

2000000 2

1500000

m novos instalados

1000000

480.000 m2 250.000 m

500000

2

339.000 m2

0

1985

1990

1995

2000

2001

2004

Evolução da área de coletores instalados no Brasil: 1985-2004. Fonte: ABRAVA, 2005a

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POTENCIAL DE INSTALAÇÃO DE COLETORES SOLARES BRASIL e SÃO PAULO BR - Energia Solar Térmica de Baixa Temperatura Potencial de penetração de 5% BRASIL Serviços Indústrial Residencial Total

19% 20% 61% 100%

TWh 160 168 512 840

kWh 8,0E+09 8,4E+09 2,6E+10 4,2E+10

2

m 4,37E+06 4,60E+06 1,40E+07 2,30E+07

SP - Energia Solar Térmica de Baixa Temperatura Potencial de penetração de 5% SÃO PAULO Serviços Indústrial Residencial Total

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19% 20% 61% 100%

TWh 44 46 140 230

kWh 2,2E+09 2,3E+09 7,0E+09 1,1E+10

2

m 1,19E+06 1,26E+06 3,84E+06 6,29E+06

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POTENCIAL DE INSTALAÇÃO DE COLETORES SOLARES BRASIL e SÃO PAULO

Ordenado pelaáreado coletor η % R$(1) R$(2) R$(3) R$/kWh(1) R$/kWh(2) R$/kWh(3) MO/'R$(1) (acess)/'R$(1) ΔR$/R$(1) 11,22 15,07 20,13 200 39,11% 10,20 13,70 18,30 0,34 0,34 1,79 13,72 16,94 21,00 110 40,00% 9,80 12,10 15,00 0,23 0,24 1,53 10,27 12,96 16,12 125 51,70% 6,50 8,20 10,20 0,26 0,24 1,57

m² SAS litros 1,10

H

1,40

F

1,58

A

1,58

B

1,58

D

1,71

G

2,00 2,80

11,22

13,59

16,43

15,17

17,54

20,38

20,69

23,09

26,16

E

200 58,40% 7,10 8,60 10,40 200 58,40% 9,60 11,10 12,90 200 54,40% 12,10 13,50 15,30 200 47,20% 10,10 11,50 13,30

20,20

23,00

26,60

C

220 40,00% 9,80 11,00 12,40

27,44

30,80

34,72

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0,21 0,16 0,12 0,14 0,12

0,21 0,16 0,13 0,16 0,13

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

1,46 1,34 1,26 1,32 1,27

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Tecnologias – coletores Abertos, Fechados • cobertura • vidro normal • vidro com anti reflexo • superfície absorvedora • preta comum • seletiva • Tubos evacuados

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Refazer a Figura. Ver possibilidade de juntar esta Figura com figuras mais recentes

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VARIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE COLETOR SOLAR COM A TEMPERATURA

http://www.viridiansolar.co.uk/Assets/Images/Technical/Solar%20panel%20efficiency%20curve.jpg

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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http://www.inmetro.gov.br/consumidor/produtosPBE/regulamentos/SistemasSolarPBE_rev07.pdf2009 11 02

Eficiência térmica dos coletores INMETRO - Nov 2005

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Curvas de eficiência de coletores solares fechados planos

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EXEMPLOS – FIGURAS

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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EN-EURO-C20-C22-TI-0801-11201000

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA http://www.wagner-solar.com

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GB-EURO-C20-AR-PS-0702-11001800

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA http://www.wagner-solar.com

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PERDAS NA TRANSMISSÃO DA ENERGIA SOLAR ATRAVES DA COBERTURA DO COLETOR

http://www.sunarc.net/log/Mediearkiv/AntireflectiveSurface.pd f

2009 11 14 SUNARC - AntireflectiveSurface 03/12/2009

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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PERDAS PRINCIPAIS DE ENERGIA DE UM COLETOR PLACA PLANA USUAL

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COLETOR DE TUBO EVACUADO BAIXA PRESSÃO

http://www.solmax-solar.com/pro_info.en.php?id=19 03/12/2009

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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http://www.jinyisolar.com/products/Heat_pipe_solar_collectors.aspx 03/12/2009

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA http://www.solmax-solar.com/pro_info.en.php?id=19

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ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

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NIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dp

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http://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdf

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RESERVATÓRIO TÉRMICO

AEE -Institute for Sustainable Technologies 03/12/2009

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NIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dp

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http://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdf

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NIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dp

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http://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdf

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NIPE Solar fontes – INTERSOLAR – DE - SolH_Dasch1_150dp

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http://www.intersolar.de/fileadmin/usercontent/redakteur/Solarhaus/SolH_Dasch1_150dpi.pdf

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NIPE Solar fontes AEE -Institute for Sustainable Technologies Strategic Research Agenda for Solar Thermal - Verner Weiss PHASE CHANGE SLURRIES

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NIPE Solar fontes Wikipedia PCM - Phase Change Material - Wik..

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INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS

AQUECIMENTO DE PISCINAS ou ÁGUA SANITÁRIA CALDEIRAS DIESEL OU GAS (ÓLEO COMBUSTÍVEL) AQUECEDORES À GAS (GN ou GLP) BOMBAS DE CALOR SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR

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INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS Tempo de banho Minuto Fluxo de água de banho (40oC) l/min Temperatura da água de banho oC Temperatura da água fria oC oC Temperatura da água quente oC Volume do Reservatório Térmico Litros

Energia diária tanque (litros/dia) Energia mensal tanque de (litros/dia)

Energia fornecida (kWh) Energia fornecida (kWh) Energia fornecida (kWh) Energia requerida (kWh) Diferença para cada configuração

l/dia l/mês Coletores 124 100 60 124 100 60

jan 17786 14343 8606 16098 1688 -1755 -7492

kJ 1905288 kJ 57952510

kWh/dia kWh/mes

529 16098

fev 16140 13016 7810

mar 17637 14223 8534

abr 15543 12534 7521

may 14626 11795 7077

jun 12778 10305 6183

jul 14791 11928 7157

ago 16429 13250 7950

set 15706 12666 7600

out 17019 13725 8235

nov 18658 15046 9028

dez 17902 14437 8662

42 -3082 -8288

1539 -1875 -7564

-555 -3563 -8577

-1472 -4303 -9021

-3320 -5793 -9915

-1307 -4170 -8941

331 -2848 -8148

-392 -3432 -8498

921 -2373 -7863

2560 -1052 -7070

1804 -1661 -7436

Coletores Qtde 124 100 60

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12000 12000

10 12 40 22 60 12000

Necessidade adicional de energia kWh/ano 7046 30821 98814

Custo operacional BC R$/ano 705 3082 9881

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INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS CUSTOMENSALDA ENERGIACOM BOMBA DECALOR(BC) e COM BOMBADECALOR+COLETORSOLAR(BC+CS) Mês Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro ano BC 791,38 785,60 814,52 930,19 1.097,91 1.196,23 1.242,50 1.144,18 1.034,29 930,19 883,92 837,65 11.688,56 BC+CS 189,38 221,15 213,17 369,17 478,80 604,41 477,17 406,80 380,81 216,09 189,00 187,62 3.933,59 Economia 602,00 564,45 601,35 561,02 619,11 591,82 765,33 737,38 653,48 714,10 694,92 650,03 7.754,98

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ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

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INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS INFORMAÇÕES GERAIS UTILIZADAS 190

Quantidade de apartamentos Pessoas por apartamento (média) Hóspedes que tomam 2 banhos/dia

Meses Dias por mes Taxa de ocupação o

Temperatura do ar C o

Temperatura da água fria do mês C Pessoas por dia (efetivo) (média mensal) Total de banhos por dia Fluxo de água fria (litros/min) Fluxo de água quente (litros/min) o

Água a 65 C por pessoa (litros/dia) Água quente/dia (média mensal)

Demanda mensal (kcal/mês) Demanda diária (kcal/dia) Energia Solar mensal (kcal/mes) Energia Solar diária (kcal/dia) Energia suprida pela BC (kcal/mes)

Meses Aquecedores a Gas

Bombas de Calor Bombas de Calor + Solar

1,3 100%

2

Coletor utilizado (JF16) (área) m Coletores (quantidade) Eficiência média

162 65,0

jan 31 23%

DADOS UTILIZADOS E CÁLCULO DO CONSUMO DE ÁGUA fev mar abr maio jun jul 29 31 30 31 30 31 28% 45% 54% 51% 54% 54%

ago 31 60%

set 30 48%

22,3

22,4

21,7

20,1

17,7

16,2

15,7

16,6

20,3 57 114 7,8 6,2 71,6

20,4 69 138 8,2 5,8 67,1

19,7 111 222 8,1 5,9 68,6

18,1 133 267 7,8 6,2 72,0

15,7 126 252 7,4 6,6 76,6

14,2 133 267 7,2 6,8 79,2

13,7 133 267 7,1 6,9 80,0

14,6 148 296 7,2 6,8 78,5

8.132

9.281

15.258

19.201

19.290

21.128

21.353

23.272

CÁLCULO DA DEMANDA DE ENERGIA 11.268.568 12.003.473 21.426.369 27.015.161 29.480.543 32.199.478 33.958.238 363.502 413.913 691.173 900.505 950.985 1.073.316 1.095.427 10.088.092 10.527.133 9.969.912 9.173.542 8.903.957 8.220.607 9.160.889 325.422 363.005 321.610 305.785 287.224 274.020 295.513 1.180.476 1.476.340 11.456.456 17.841.620 20.576.587 23.978.871 24.797.349

jan

CUSTO DA ENERGIA MÊS A MÊS e ECONOMIA (2008) fev mar abr maio jun jul

1,61 93

57,8%

out 31 51%

nov 30 53%

dez 31 32%

17,1

19

20,4

21,5

15,1 119 237 7,3 6,7 77,6

17 126 252 7,6 6,4 74,1

18,4 131 262 7,8 6,2 71,4

19,5 79 158 8,0 6,0 69,1

18.410

18.679

18.686

10.918

36.360.258 27.559.795 27.793.775 26.122.650 15.399.922 1.172.912 918.660 896.573 870.755 496.772 10.036.181 9.150.633 9.565.915 10.961.375 10.052.133 323.748 305.021 308.578 365.379 324.262 26.324.077 18.409.161 18.227.860 15.161.275 5.347.788

ago

set

out

nov

dez

2.519,00

2.606,23

4.817,35

6.071,36

6.621,81

7.230,36

7.624,58

8.165,29

6.189,62

6.244,71

5.871,22

3.462,22

828,93 86,84

881,58 108,43

1.591,45 850,93

2.059,87 1.360,40

2.341,13 1.634,05

2.625,14 1.954,94

2.793,32 2.039,77

2.943,46 2.131,00

2.211,55 1.477,25

2.158,66 1.415,70

1.981,94 1.150,30

1.147,55 398,50

Fonte

03/12/2009

14,0

o

Fluxo de água de banho (40 C) litros/min Consumo de água à 40oC (l/pessoa/dia) Temperatura da água quente oC

CUSTO ANUAL (2008) - SIMULAÇÃO Custo (R$) Economia(R$) Economia (%)

Gas

67.424,00

00.000,00

00%

BC BC+Solar

23.565,00 14.608,00

43.859,00 52.816,00

65% 78%

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

José Tomaz Vieira Pereira UNICAMP 59

INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS CÁLCULO DA DEMANDA DE ENERGIA Demanda mensal 11.268.568 12.003.473 21.426.369 27.015.161 29.480.543 32.199.478 33.958.238 36.360.258 27.559.795 27.793.775 26.122.650 15.399.922 (kcal/mês) Demanda diária 363.502 413.913 691.173 900.505 950.985 1.073.316 1.095.427 1.172.912 918.660 896.573 870.755 496.772 (kcal/dia) Energia Solar 10.088.092 10.527.133 9.969.912 9.173.542 8.903.957 8.220.607 9.160.889 10.036.181 9.150.633 9.565.915 10.961.375 10.052.133 mensal (kcal/mes) Energia Solar diária 325.422 363.005 321.610 305.785 287.224 274.020 295.513 323.748 305.021 308.578 365.379 324.262 (kcal/dia) Energia suprida pela BC1.180.476 (kcal/mes) 1.476.340 11.456.456 17.841.620 20.576.587 23.978.871 24.797.349 26.324.077 18.409.161 18.227.860 15.161.275 5.347.788

Meses

jan

Aquecedores a Gas

fev

mar

CUSTO DA ENERGIA MÊS A MÊS e ECONOMIA (2008) abr maio jun jul ago

set

out

nov

dez

2.519,00

2.606,23

4.817,35

6.071,36

6.621,81

7.230,36

7.624,58

8.165,29

6.189,62

6.244,71

5.871,22

3.462,22

Bombas de Calor 828,93 Bombas de Calor + Solar 86,84

881,58 108,43

1.591,45 850,93

2.059,87 1.360,40

2.341,13 1.634,05

2.625,14 1.954,94

2.793,32 2.039,77

2.943,46 2.131,00

2.211,55 1.477,25

2.158,66 1.415,70

1.981,94 1.150,30

1.147,55 398,50

Fonte

03/12/2009

CUSTO ANUAL (2008) - SIMULAÇÃO Custo (R$) Economia(R$) Economia (%)

Gas

67.424,00

00.000,00

00%

BC BC+Solar

23.565,00 14.608,00

43.859,00 52.816,00

65% 78%

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

José Tomaz Vieira Pereira UNICAMP 60

Indication of the current state of deployment of REHC technologies from development to application in the mass market (IEA, 2007b).

K. Seyboth et al. / Energy Policy 36 (2008) 2460–2463

03/12/2009

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

José Tomaz Vieira Pereira UNICAMP 61

03/12/2009

ENERGIA SOLAR TÉRMICA DE BAIXA TEMPERATURA

José Tomaz Vieira Pereira UNICAMP 62