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architexts ISSN 1809-6298


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A utilização da energia solar para o aquecimento de água e para a produção de energia através de células fotovoltáicas tem se ampliado no mundo e se mostra uma excelente alternativa para uma arquitetura ecologicamente correta


how to quote

DE PINHO ARAUJO, Eliete. Sol: a fonte inesgotável de energia. Arquitextos, São Paulo, ano 05, n. 054.08, Vitruvius, nov. 2004 <http://www.vitruvius.com.br/revistas/read/arquitextos/05.054/531>.

Toda a vida na Terra depende da energia do Sol. A energia solar é a fonte de energia para a fotossíntese. Provê o calor necessário para plantas e animais sobreviverem. O calor do sol faz a água na superfície da Terra evaporar e formar nuvens que, eventualmente, originam as chuvas.

Um processo fascinante acontece diariamente no espaço. Dentro do sol, massa é convertida diretamente em energia pelo processo de fusão nuclear, onde quantidades pequenas de massa geram uma quantidade enorme de energia. Este potencial é ilustrado pela famosa lei de Einstein E = mc2, onde E é a quantidade de energia criada, m é a massa da matéria destruída e c é uma constante de valor 300.000 km/h – a velocidade de luz.

De fato, o sol gera uma massiva quantidade de 3.94 x 1023 kW todo o dia, alcançando temperaturas de 5.700º Celsius. Essa energia é irradiada e leva aproximadamente 8 minutos para cobrir os seus 129 milhões de quilômetros de jornada até nos alcançar aqui na Terra. A energia total que atinge a superfície da Terra é de aproximadamente 80.000 x 1012 W, o que corresponde 10.000 vezes a demanda de energia global atual.

Embora a energia solar seja a maior fonte de energia recebida pela Terra, sua intensidade na superfície da Terra é na verdade muito baixa, devido à grande distância entre a Terra e o sol e ao fato de que a atmosfera da Terra absorve e difunde parte da radiação. Até mesmo em um dia claro a energia que alcança a superfície da Terra é de apenas 70% do seu valor nominal. Sua intensidade varia de acordo com a região do planeta, com a condição do tempo e com o horário do dia.

A exploração de combustíveis fósseis baratos fez da exploração solar uma coisa muito complicada para se preocupar, até que o preço do petróleo começou a subir, comandado, principalmente pelos países da OPEP nos anos setenta.

Existem três tecnologias diferentes empregadas para capturar a energia solar assim distribuídas:

  • Solar térmica: usando energia solar para aquecer líquidos;
  • O efeito fotovoltaico: a eletricidade gerada pela luz solar;
  • Solar passiva: o aquecimento de ambientes pelo design consciente de suas construções.

Usar construções para coletar o calor do sol era uma técnica aplicada desde a Grécia antiga. Formas de arquitetura solar também foram desenvolvidas pela arquitetura muçulmana, que usaram os minaretes de mesquitas como chaminés solares. Hoje, a tecnologia de energia solar passiva é a que está sendo mais comercialmente desenvolvida, entre todas as tecnologias solares, e compete muito bem em condições de custo com as fontes de energia convencionais.

Pode prover até 70% da energia de que um edifício precisa, por meio de um design adequado e uma orientação solar correta; o aumento no custo é mínimo. Janelas de vidro grandes tiram proveito de grandes quantias de energia livre. O calor excessivo é evitado usando sacada ou plantando árvores – reduzindo a incidência solar direta durante o verão, mas deixando a luz entrar o inverno quando o sol é baixo e as folhas caem. Este tipo de energia não é difundido no Brasil porque o clima aqui é predominantemente quente.

O sol transformado em eletricidade

Utilizadas a princípio nos satélites, as células de energia fotovoltaica desceram à Terra e fazem a luz do dia virar eletricidade (Figura 5).

Transformar a luz do Sol diretamente em energia elétrica parece enredo de ficção científica. Mas desde que um satélite americano lançado em 1959 foi assim alimentado, a energia fotovoltaica deixou de ser sonho futurista. Hoje, a forma mais banal de energia fotovoltaica se encontra nos relógios e calculadoras solares.

A aplicação mais importante, porém, é fornecer energia em lugares isolados, distantes das redes elétricas, o que em longo prazo pode significar uma solução para países subdesenvolvidos. A conversão da luz em eletricidade é feita por células fotovoltaicas, pequenas lâminas delgadas recobertas por uma camada de décimos de milímetro de um material semicondutor, como o silício. Quando as células são expostas a uma fonte de luz, nesse caso o sol, os fótons (partículas de luz) excitam os elétrons do semicondutor (Figura 6). Com a energia absorvida dos fótons, os elétrons passam para a banda de condução do átomo e criam corrente elétrica. As células são depois agrupadas para formar os painéis solares.

Essa forma de produzir energia não causa danos ao meio ambiente, não polui e normalmente não precisa de movimentos de máquinas para funcionar. Nem por isso é a solução para todos os problemas energéticos do mundo. A energia fotovoltaica ainda é mais cara do que a proveniente de petróleo, usinas nucleares ou hidroelétricas. Foi só a partir da primeira grande crise do petróleo, no começo da década de 70, que a idéia de se usar tal energia comercialmente ganhou corpo. Naquela época, a produção de energia fotovoltaica custava, nos Estados Unidos, 60 dólares por quilowatt/hora. Com o desenvolvimento em laboratórios e o aumento da produção, hoje custa cerca de 30 centavos de dólar por quilowatt/hora, e mesmo assim o preço é cinco vezes superior ao das formas de energia convencionais.

Por isso, não se pensa em substituir usinas por painéis solares, fazendo o mundo todo viver à luz do sol. A energia fotovoltaica simplesmente apresenta melhores soluções para problemas que as outras fontes de energia foram menos eficientes em resolver. A maior utilização em larga escala acontece na Califórnia, Estados Unidos, onde foram implantadas centrais elétricas fotovoltaicas pioneiras de grande porte. Compostas por gigantescos painéis com milhares de células, controlados por computador para acompanhar a trajetória do Sol, tal qual girassóis, elas dão suporte à rede pública fornecendo mensalmente centenas de megawatts. Os painéis solares cobrem o aumento de consumo justamente ao meio-dia, quando o sol é mais intenso e a demanda de eletricidade aumenta, porque os aparelhos de ar condicionado funcionam com potência máxima.

Para substituir toda a produção de energia elétrica dos Estados Unidos por fontes de origem fotovoltaica, seria preciso um painel solar de 34 000 km2, ou 0,37% da área total do país. Na costa americana, existem hoje mais de 11.000 sinalizadores marítimos alimentados por energia fotovoltaica. As vantagens são evidentes: antes, eram substituídos aproximadamente 200 quilogramas de baterias por ano; com as células solares é suficiente trocar apenas 30 quilogramas de bateria a cada cinco anos.

Já em países subdesenvolvidos e escassamente povoados, a energia fotovoltaica é a melhor maneira de fazer chegar eletricidade em lugares distantes. Hoje já existem, inclusive no Brasil, estações retransmissoras das redes de telecomunicações em locais no meio do mato e de difícil acesso, dotadas de células fotovoltaicas, para a produção da eletricidade necessária.

É uma solução economicamente mais viável do que estender até lá a linha de uma rede hidroelétrica. Na Índia, um projeto levou a energia fotovoltaica a 700 vilarejos distantes de grandes centros, o que permite aos povoados terem uma televisão comunitária, bombeamento de água, iluminação pública e postos telefônicos.

No âmbito doméstico, com painéis fotovoltaicos e baterias recarregáveis, é possível contar com energia elétrica durante as 24 horas do dia, em qualquer parte do mundo. Para eletrificar uma casa de campo ou uma fazenda, não é necessário estender a rede elétrica, depender de gigantescas baterias ou do funcionamento de um gerador a diesel. Pode-se obter um equipamento completo de energia fotovoltaica para alimentar, silenciosamente e sem necessidade de manutenção, a iluminação, a geladeira, a TV e o sistema de radioamador. À noite, quando o sol não brilha, a energia vem de uma bateria que foi sendo carregada durante o dia.

A fabricação de células solares é parecida com a produção dos chips de computadores, baseada em materiais semicondutores. Depois de purificado, o silício é fundido num cristal cilíndrico. Depois, esse cristal será cortado por uma serra de dentes de diamante em fatias muito finas. Essas lâminas passam por etapas de limpeza e recozimento em fornos de alta temperatura, quando se difunde fósforo sobre elas. A reunião de uma camada contaminada com fósforo ao silício puro constitui a junção semicondutora responsável pelo funcionamento da célula fotovoltaica. No princípio dos anos 80, a matéria-prima das células fotovoltaicas, o caríssimo silício monocristalino, tinha grau de eficiência de 10%. Ou seja, de toda a luz do sol que incidia sobre a célula, apenas 10% viravam energia elétrica. Na fabricação em escala industrial, esse índice subiu para 15%.

Um silício monocristalino é um cristal perfeito, com seus elementos dispostos de forma ordenada, como os apartamentos de um prédio. Custa caro porque muita energia é gasta para produzi-lo. Existe também o silício policristalino, mais barato, porque consome menos energia em sua produção, onde os grãos são maiores e mais desorganizados, como se em lugar de um prédio houvesse um monte de casas sobrepostas. O policristalino ganha no fator custo mas perde na eficiência, pois seu rendimento máximo obtido até hoje é de 14%.

Outro concorrente nessa disputa é o silício amorfo, desenvolvido em camadas não cristalinas. Diferentes das células solares, que têm o tamanho de um pires, os módulos amorfos são compostos por camadas de milésimos de milímetro de espessura, depositadas, por meio de gases, sobre lâminas de vidro ou de aço. Não há limite para o tamanho das células de silício amorfo: usinas automatizadas podem produzi-las em metros quadrados. As primeiras fábricas européias desses módulos fotovoltaicos estão em Munique, na Alemanha. O silício amorfo permite a fabricação de produtos sofisticados, como o teto solar, que refrigera automóveis enquanto estão estacionados.

As fachadas dos grandes edifícios de escritórios, com seus milhares de metros quadrados de vidro, são ideais para receber um revestimento de silício amorfo. Assim, elas poderiam converter a luz do dia em eletricidade e atender parte da demanda energética do edifício. As células solares das calculadoras de bolso nada mais são que plaquinhas de silício amorfo com um rendimento muito baixo, de apenas 3%. Esse é justamente um dos problemas dessa tecnologia. O grau de eficiência alcançado até agora em células de grande dimensão é de 5%, muito pouco para torná-lo comercialmente viável em demandas energéticas maiores do que uma calculadora. Outro problema é conseguir no amorfo a mesma estabilidade do silício mono ou policristalino, que mantém suas propriedades por vários anos. Em laboratório, a melhor marca alcançada foi de 15,6% de rendimento, numa nova mistura de silício com cobre, índio e selênio.

A idéia que move as pesquisas e as aplicações da energia fotovoltaica não é substituir toda fonte de energia do mundo pela solar. Mesmo assim, os pesquisadores com olhos no futuro divisam grandes usinas fotovoltaicas instaladas em regiões desérticas com grande insolação. A estocagem da eletricidade produzida se daria pela produção de hidrogênio por eletrólise – hidrogênio que poderia se tornar, no próximo século, o principal combustível utilizado pelo homem.

Em curto prazo, a energia fotovoltaica tem a vantagem de ser autônoma. Ela é produzida e consumida no mesmo lugar, sem necessitar de ligação a redes de distribuição de energia. Uma residência dotada de painéis solares poderia até vender o possível excesso de energia que produzisse.

Luz para os trópicos

O Brasil dispõe de energia fotovoltaica desde 1978, quando a Telebrás importou a tecnologia solar para eletrificar uma de suas estações retransmissoras no interior de Goiás. Nessa mesma época, a Marinha também adotou o sistema para a eletrificação de seus sinalizadores e bóias. A partir de 1980, com a criação da Heliodinâmica, o Brasil não só passou a produzir células e painéis solares, como também começou a exportar células para países como Índia, Canadá, Alemanha e Estados Unidos. Um dos projetos pioneiros da Heliodinâmica foi a criação de um sistema fotovoltaico de bombeamento de água, implantado em Caicó, no Rio Grande do Norte, em 1981. Os agricultores de uma fazenda no sertão passaram a dispor de água o ano todo para a lavoura.

Ainda que lentamente, o sistema já chegou a outras localidades do Nordeste e até mesmo à Ilha de Marajó, onde além de irrigar a terra, abastece bebedouros para o consumo do gado. No Pantanal Mato-grossense, muitas fazendas estão equipadas com células solares. Só que, nesses lugares, elas alimentam sistemas de radiocomunicação, refrigeração, iluminação, televisores e recepção de sinais via satélite por antenas parabólicas. É uma opção bem mais barata em longo prazo do que fazer chegar até lá a rede elétrica, ou mesmo fornecer energia com um gerador a diesel. Mas o investimento inicial para a implantação dos painéis ainda é maior do que o exigido para a energia convencional, o que limita sua aplicação a projetos subsidiados pelo governo ou a particulares de alto poder aquisitivo.

O Exército Brasileiro entrou na era da energia solar a partir de 1988, quando equipou com energia fotovoltaica dois pelotões na Amazônia, parte do projeto de ocupação militar das fronteiras, conhecido como Calha Norte. Os sistemas suprem os acampamentos com energia elétrica para iluminação externa de emergência, refrigeradores, radiocomunicação e recepção de televisão via satélite.

Até em alto mar a energia fotovoltaica já viajou. Quando o navegador Amyr Klink cruzou o Atlântico, seu barco a remo, Paraty, levava um painel de células fotovoltaicas para alimentar o radiocomunicador.

Embora todo o país tenha um clima propício ao uso da energia fotovoltaica, a Região Nordeste é a que melhor se adapta a sua aplicação, por ter muito sol brilhando e deficiência de energia instalada.

O calor do sol

Circuitos térmicos solares usam os raios do sol para aquecer um líquido ou um sólido, que então são usados em sistemas de transferência de calor para gerar vapor, fazendo girar um gerador. Os materiais aquecidos podem ser usados para operar uma máquina diretamente.

Há dois tipos principais de sistemas térmicos solares:

Coletores Flat-Plate: Os coletores Flat-Plate mais comuns consistem em um prato de metal escuro, coberto com uma ou duas folhas de vidro que absorvem calor. O calor é transferido para o ar ou para água, que fluem pela parte de trás do prato. Este calor pode ser usado diretamente ou pode ser transferido para outro meio. Coletores Flat-Plate são usados em casa e para aquecer água. Esses coletores tipicamente aquecem os fluidos (água ou ar, por exemplo) a temperaturas que variam de 150o a 200o F (66o a 93o C). A eficiência de tais coletores varia de 20% a 80% (Figura 7).

ColetoresConcentradores: Quando são requeridas temperaturas mais altas, um Coletor Concentrador é usado. Estes coletores refletem e concentram luz solar de uma área grande (Figura 8). Tal dispositivo, chamado de forno solar, foi instalado no Pyrenees na França e tem vários acres de espelhos enfocados em um único ponto. A energia que se concentra no ponto é 3.000 vezes maior que qualquer espelho do sistema, e a unidade produz temperaturas de até 3 630o F (2 000o C). Outra estrutura, chamada "Power Tower" perto de Barstow, Califórnia, gera 10 000 quilowatts de eletricidade. Aqui, o forno age como uma caldeira e gera vapor para uma turbina-elétrica a vapor.

Em coletores concentradores sofisticados, como na Califórnia, cada espelho é girado por um heliostat que dirige os raios do sol do espelho para o ponto de concentração. Motores de posicionamento e seus controladores fazem de tais sistemas caros. Coletores menos caros produzem temperaturas abaixo das que esses coletores concentradores mais avançados, mas ainda assim mais altas que a dos Flat-Plate. Por exemplo, refletores parabólicos que se concentram a luz solar em tubos de cano escuros podem produzir temperaturas fluidas de cerca de 400o a 550o F (200o a 290o C) e podem concentrar a energia solar em até 50 vezes a sua força original.

Vantagens da energia solar

O calor apanhado nos coletores pode ser usado para numerosas necessidades. Pode-se obter água quente para consumo doméstico ou industrial, ou aquecimento para nossas casas, hotéis, escolas, etc. Pode aquecer piscinas e permitir o banho durante todo o ano. Dentro da agricultura, os secadores térmicos consomem muito menos energia se eles combinam com um sistema solar.

Uma parte do milionésimo de energia solar que nosso país recebe durante o ano (aproximadamente 15 trilhões de megawatts) poderia nos dar um suprimento de energia equivalente a 54% do petróleo nacional ou 2 vezes a energia obtida com o carvão mineral ou ainda 4 vezes a energia gerada no mesmo período por uma usina hidrelétrica.

As células solares, preparadas em painéis solares, são consideradas como a solução para o problema da eletrificação rural, com vantagens sobre outras alternativas, pois os painéis não contaminam, não produzem qualquer ruído, não consomem combustíveis e não precisam de manutenção. Além de trabalharem também em dias nublados, desde que eles capturem a luz que filtra pelas nuvens.

A energia pode ser armazenada em acumuladores e ser usada horas depois, à noite, e até mesmo injetar a eletricidade sobressalente à rede geral. O preço das células solares continua diminuindo e começa sua produção em grande escala. É muito provável que a partir do século 21, uma boa parte da eletricidade consumida no mundo terá sua origem na conversão de células fotovoltaicas. A energia solar pode ser completada perfeitamente com outra energia convencional, evitando assim a necessidade de sistemas grandes e caros.

A energia solar é incomparável a qualquer outro sistema de energia convencional por tratar-se de uma fonte 100% natural, ecológica, gratuita, inesgotável e que não agride o meio ambiente. Para cada 1m² de coletor solar instalado evita-se a inundação de 56 m² de terras férteis, na construção de novas usinas hidrelétricas. Para cada 1m2 de coletor solar instalado, permite-se economizar 55 kg de GLP/ano ou 66 litros de diesel/ano ou 215 Kg de lenha/ano.

Evita-se a construção de novas hidrelétricas que resultam na perda da fauna e da flora tropical, inundação de terras que eram ou poderiam ser utilizadas para agricultura e pecuária, perda de patrimônio histórico/cultural e também na recolocação de famílias.

Como obter a energia solar

A energia solar é obtida através de uma placa solar. Existem dois tipos: O primeiro utiliza a luz do sol apenas para aquecimento de água. Consiste em uma superfície escura que absorve a energia do sol e a transforma em calor. O segundo tipo converte a energia do sol diretamente em eletricidade.

É composta de células solares feitas de materiais semicondutores. São as chamadas células fotovoltaicas. Quando as partículas da luz solar (fótons) colidem com os átomos desses materiais, provocam o deslocamento dos elétrons, gerando uma corrente elétrica, usada para carregar uma bateria. Cada metro quadrado de coletor fornece 170 watts.

A energia que vem do alto e os fótons (partículas de luz solar) se chocam com os átomos do material semicondutor que reveste a placa. Os choques deslocam os elétrons do semicondutor. e a energia gerada é usada para carregar uma bateria (Figura 9).

Funcionamento da energia solar

São chamadas de células fotovoltaicas as placas que captam de energia do Sol nossa principal fonte de energia, que despeja diariamente uma quantidade enorme de energia (1000 W/m2, o mesmo que 17 lâmpadas de 60W a cada m2).

A célula fotovoltaica tem uma estrutura bastante simples, mas com materiais ainda difíceis de serem encontrados. Ela é formada basicamente por uma cobertura transparente para protegê-la dos efeitos erosivos, uma camada de cobertura anti-reflexiva para evitar que hajam raios refletidos e perda de raios solares (Figura 10).

Um contato em malha para arrecadar os elétrons que irão passar, um semicondutor com uma carga grande de neutrons, um semicondutor com uma carga grande de prótons, uma junção entre os dois formada pelos mesmos semicondutores, e um contato ôhmico.

Aquecimento de água e ambientes

Os sistemas de aquecimento de espaços podem ser ativos ou passivos.

Os sistemas de energia solar passivos usam componentes de construção como chão, paredes, e espaços onde se possa armazenar o calor adquirido do Sol. Na maioria das vezes, pequenos dutos são usados para distribuir o calor, mas equipamentos mecânicos e o uso de energia externa são mantidos em parte mínima.

Em contraste, os sistemas ativos de aquecimento de espaços consistem em um dispositivo como os coletores em cima do telhado que coletam e distribuem o calor. Eles usam ar ou um líquido que é aquecido nos coletores solares e então transportados, por pequenos dispositivos elétricos, bombas ou por efeito termosifão, para armazenar. O calor solar é armazenado em tanques de pedra para prover calor em dias que não existe luz suficiente. Os sistemas de energia solar ativos usualmente são desenvolvidos para produzir de 40 a 80 porcento das necessidades anuais de aquecimento (Figura 11).

Dados de sistemas instalados pelo programa do governo americano de demonstração indicam que o sistema de aquecimento ativo são mais econômicos quando são desenvolvidos para suprir cerca de 50% das necessidades de uma casa. Isto porque sistemas grandes apenas seriam úteis em dias mais frios, no resto do tempo, a energia seria desperdiçada.

O aquecimento não vindo do sistema de coletores solar tem que vir de um sistema de backup, que é usualmente um aquecedor de queima, onde o usuário tem três opções de combustível, no qual seria escolhida a opção o mais econômica.

Geralmente, os dutos do aquecimento solar e do sistema de backup são compartilhados. Os sistemas de coletores são geralmente montados em série, no telhado ou na parede ao norte da casa. Os coletores devem ser montados em uma estrutura de suporte para coletores. Os coletores devem apontar para o Norte geográfico e não para o norte magnético, que é mostrado pela bússola. Um desvio de 30º ou menos do Norte real não irá reduzir muito a performance do sistema. Os coletores devem ser colocados em um ângulo igual a sua latitude mais 15 graus.

Entre 9 horas às 15 horas, os coletores recebem a maior radiação solar e não pode possuir sombras de árvores, montanhas, construções ou qualquer outro obstáculo. A performance pode ser substancialmente reduzida mesmo se uma pequena área do coletor tiver sombra. Sistemas de coletores de ar incluem coletores, dutos, bombas, controles e na maioria das vezes um sistema de armazenamento. Um sistema de aquecimento por ar pode aquecer o ar da casa sem que haja transformadores ou armazenamento de calor (Figura 12). Por exemplo, o calor pode ser armazenado em uma caixa de pedras com cerca de 2,5 cm a 7,5 cm de diâmetro.

Qualquer abertura pode juntar sujeira ou deixar que bactérias cresçam, o qual podem causar sérios problemas de saúde. Um sistema alternativo de armazenamento é um transformador ar-para-água, que armazena o excesso de energia em água. Este transformador elimina os problemas de armazenamento em pedra e pode agir como um aquecedor de água doméstico. Quando o espaço não estiver sendo aquecido deve-se mantê-lo lacrado, sem nenhuma abertura (Figura 13).

Sistemas de líquidos operam similarmente ao de ar, exceto que trabalha com líquido. Sistemas líquidos usualmente usam água para armazenar o calor do Sol. Três a cinco litros de água são necessários para cada pé; quadrado do coletor. Os tanques são usados para armazenar a água, geralmente de concreto, aço ou fibra de vidro. Os sistemas líquidos podem atingir 90ºF a 120ºF, já; os tradicionais chegam à 180ºF.

Casa solar eficiente

A Casa Solar Eficiente é constituída pôr um mini-auditório para trinta pessoas; uma sala de controle onde se encontram o sistema de controle de energia da casa (controladores de carga e inversor), sistema de aquisição de dados, sistema não invasivo de monitorarão de hábitos de consumo e softwares educativos; uma sala de eficiência energética onde se encontram um painel de demonstração de iluminação,

Um painel de medidores, medidor digital CEPEL, medidor de ampére/hora e maquete de simulação de consumo; uma cozinha com eletrodomésticos e bancada de medição de consumo destes eletrodomésticos além de sistema de simulação de corte de carga; um banheiro com água aquecida pôr painel termo-solar (Figura 14). Na sala de controle encontra-se o sistema de controle de energia do Controlador de Carga.

A energia gerada nos painéis vai para o controlador de carga que irá "gerenciar" o fluxo de energia (armazena energia excedente ou solicita energia armazenada nas baterias, caso a energia gerada pelos painéis num determinado instante não seja suficiente para atender ao consumo). Mesmo que haja energia gerada nos painéis suficiente para atender ao consumo, a intervalos regulares o controlador de carga solicita energia das baterias para que sua vida útil não seja comprometida por longos períodos de inatividade. Como as baterias estão sempre imóveis caso não fossem solicitadas pelo controlador a decantação de seu fluído eletrolítico poderia causar a aceleração do desgaste químico das placas das baterias.

O controlador evita também que a tensão nas baterias fique abaixo de um determinado nível mínimo de segurança para a vida útil das mesmas quando por alguma razão (excesso de consumo ou falta de sol), a carga das baterias não é reposta pela energia gerada pelos painéis. Os controladores de carga mais utilizados são do tipo estado sólido microprocessador com relé de chaveamento das cargas. O custo de equipamento semelhante ao instalado na CSE é da ordem de R$ 120,00.

Casa (controladores de carga e inversor), o sistema de aquisição de dados, o sistema não invasivo de monitoração de hábitos de consumo e softwares educativos (Figura 15). No inversor, independente da fonte escolhida pelo controlador (bateria ou painéis), a tensão é sempre contínua (CC). Os equipamentos da Casa (o mesmo acontece numa casa normal) devem ser alimentados por corrente alternada (CA) de 120 V. A conversão de CC-48 V para CA-120 V é feita pelo inversor. No caso da Casa Solar optou-se por um inversor único para suprir toda a Casa com CA.

Uma outra opção seria utilizar inversores menores distribuídos por eletrodomésticos ou pontos de carga. Esta segunda opção tem como vantagem a possibilidade de evitar a indisponibilidade total de energia em caso de defeito num inversor. Com um inversor único de maior porte, caso ocorra nele um defeito toda a casa ficará sem energia até que o mesmo seja substituído ou consertado. O sistema distribuído tem como desvantagem, entretanto, a necessidade de utilização de maior quantidade de fios de maior bitola, pois como a energia de Controlador de Carga (CC) opera em tensão mais baixa (48 V no caso contra 120 V CA), a corrente é maior para uma mesma potência transmitida (Figura 16).

No sistema não invasivo de monitoração de hábitos de consumo, em estudos para a implantação de programas de combate ao desperdício, um dado importante é o conhecimento de hábitos de consumo da população da região onde se pretende implantar o programa. Uma forma tradicional de se conhecer estes hábitos é através de entrevistas com os consumidores, uma forma lenta, cara e muitas vezes incompleta, pois o consumidor nem sempre sabe, por exemplo, por quanto tempo, a que horas e com que freqüência ele utiliza um determinado eletrodoméstico.

O sistema não invasivo, permite acumular com precisão dados sobre o consumo de uma determinada residência através da instalação de um sistema na entrada de energia da residência que consegue identificar que tipo de aparelho foi ligado ou desligado pela sua "assinatura eletrônica", um padrão de modificação transitória de tensão e corrente em função do tempo característica de cada eletrodoméstico. De posse dos dados aquisitados num determinado número de residências, técnicas estatísticas permitem traçar o perfil dos hábitos de consumo para a região em estudo.

O sistema instalado na Casa tem uma tela de computador especialmente construída para demonstrações da operação do sistema (Figura 17). O painel de demonstração de iluminação é composto por lâmpadas de diversos tipos e um medidor de energia. Ao ser ligada uma determinada lâmpada o medidor mostra o seu consumo. Com este painel pode-se comparar o efeito da iluminação e o consumo de diferentes lâmpadas. Uma demonstração particularmente interessante é a comparação de uma lâmpada incandescente com uma lâmpada compacta de mesma temperatura de cor.

Com cerca de 30% do consumo a lâmpada compacta apresenta as mesmas características de luminosidade da incandescente, constatada visualmente pelo visitante (Figura 18). A maquete de simulação de consumo mostra uma casa com vários eletrodomésticos simulados em seu interior. Através de chaves seleciona-se que eletrodomésticos terão seu funcionamento simulado (Figura 19). O consumo total dos eletrodomésticos selecionados é mostrado num "display" digital. Através da simulação o visitante aprende quais os equipamentos de sua casa consomem maior energia.

referências bibliográficas

Revista Registro de Gaveta. Vol. Professora Eliete de Pinho Araujo e alunos do Curso de Arquitetura. FAET, UniCEUB, 1

Revista Energia. Vol. Professora Eliete de Pinho Araujo e alunos do Curso de Arquitetura. FAU/UNB, 1

sobre o autor

Eliete de Pinho Araujo é arquiteta e professora do Curso de Arquitetura e Urbanismo da Faculdade de Ciências Exatas e de Tecnologia – FAET, Centro Universitário de Brasília – UNICEUB

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