Use of solar energy for electric power generation and water heating in sustainable buildings in the state of Parana-Brazil considering future scenarios of global climate change

• Autor(a) principal: Sgarbossa, Carolina Kratsch
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
• Texto Completo: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/2837
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA; Global solar radiation; Solar energy; Climate changes; Radiação solar global; Energia solar; Mudanças climáticas

O Sol é o componente primordial e imprescindível para a manutenção da vida na Terra, pois é a principal fonte de energia do planeta. Tendo em vista a posição geográfica do Brasil e sua continentalidade, as cidades brasileiras apresentam um grande potencial para a utilização da energia solar, como fonte de energia renovável, que proporciona reduções de impactos ao meio ambiente, ocasionados pela exploração de recursos naturais. As edificações são responsáveis por metade do consumo de energia elétrica país. Além disso, as alterações regionais provocadas pelas mudanças climáticas também podem influenciar na geração e no consumo final de energia, visto que a maior parte dos riscos e consequências destas mudanças estão concentrados em áreas urbanas. Tendo este prelúdio como motivação, esta pesquisa teve como objetivo geral estimar o potencial de energia solar fotovoltaica e de energia solar para aquecimento de água em edificações, no Estado do Paraná, considerando cenários de mudanças climáticas. Para tanto, foram avaliados quatro modelos empíricos de estimativa de radiação solar a partir de dados de temperatura do ar. Uma vez que, o desempenho dos modelos foi avaliado por meio dos índices estatísticos apropriados, constatou-se que dois desses apresentaram os melhores resultados para localidades paranaenses. Para estimar a energia elétrica produzida pelo sistema fotovoltaico, bem como pelo sistema de aquecimento solar para uma residência unifamiliar hipotética em condições atuais e futuras, impactadas por mudanças climáticas, foram utilizados dados climatológicos diários de radiação solar global e de temperatura do ar, bem como modelagens específicas para dimensionamento dos sistemas. Para a simulação dos cenários climáticos futuros foi utilizado o modelo PGECLIMA_R que é uma ferramenta computacional para geração estocástica de dados meteorológicos diários. Na avaliação dos resultados obtidos foram utilizados métodos estatísticos como Análise de Variância (ANOVA), com comparação de médias (teste de Tukey) e teste de Kruskal-Wwallis, comparação múltipla pelo método de Dunn. Os resultados apontaram para índices anuais de 98% de atendimento do sistema fotovoltaico dimensionado em todas as localidades analisadas. Na avaliação do desempenho do sistema de aquecimento solar, o qual estima pelo método F-Chart a fração solar anual ou porcentagem da demanda energética que é coberta pelo sistema, com base na média mensal de incidência de radiação solar, verificou-se que todas as localidades apresentam valores anuais de fração solar entre 82,4% e 129,8%, valores estes considerados muito bons para esta finalidade. Portanto, diante dos resultados encontrados, chegou-se à conclusão que o Estado do Paraná possui condições climáticas favoráveis para a instalação dos sistemas de aproveitamento de energia solar, tanto fotovoltaico quanto para aquecimento solar de água, mesmo levando-se em consideração possíveis alterações do clima até o final do século XXI.