História da Energia no Paraná COPEL

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História da Energia no Paraná
A história da energia elétrica no Paraná e de suas sucessivas etapas, até atingir o estágio atual, são contemporâneas de seu uso no país. Essa história tem pouco mais de um século, porque as primeiras usinas elétricas do Brasil surgiram no ano de 1883, em Campos (RJ), Juiz de Fora e Diamantina (MG).
No Paraná, o primeiro esforço para a eletrificação ocorreu em 9 de setembro de 1890, quando o presidente da Intendência Municipal de Curitiba, Dr. Vicente Machado, assinou contrato com a Companhia de Água e Luz do Estado de São Paulo, para iluminar a cidade com "uma força iluminativa de quatro mil velas". Baseada nesse contrato e com uma concessão de 20 anos, a Companhia instalou a primeira usina elétrica do Paraná num terreno próximo à antiga estação ferroviária, localizada atrás do então Congresso Estadual (atual Câmara Municipal de Curitiba).
A usina começou a funcionar oficialmente em 12 de outubro de 1892 (muito embora já estivesse produzindo um mês antes), sob a direção do engenheiro Leopoldo Starck, seu construtor. Duas unidades a vapor fabricadas em Budapeste produziam 4.270 HP de força, consumindo 200 metros cúbicos de lenha por dia. Em 18 de maio de 1898, a empresa José Hauer & Filhos adquire a concessão do contrato e da usina, cogitando aumentar a sua capacidade pois Curitiba já tinha uma população estimada em 40 mil habitantes.
Foi em 1901 que se instalou a primeira usina termelétrica propriamente dita, num terreno situado na Avenida Capanema perto da garagem ferroviária, também na Capital, onde hoje está a Estação Rodoferroviária. Esta usina operava dois conjuntos geradores de 200 HP 
cada um, tendo sido ampliada três anos mais tarde com a incorporação de outro gerador de igual potência. Enquanto isso, o contrato de concessão para a exploração e 
fornecimento de energia elétrica era sucessivamente transferido. Em 1904 passou para a Empresa de Eletricidade de Curitiba (Hauer Junior & Companhia), e em 1910 para a The Brazilian Railways Limited.
Somente depois de decorridos dez anos do advento da eletricidade em Curitiba é que uma segunda cidade no Estado (Paranaguá) passou a contar com tal benefício: em 1902 a família Blitzkow colocava em operação um sistema de geração com dois grupos a vapor de 65 kVA. Dois anos mais tarde foi a vez de Ponta Grossa ter eletricidade. União da Vitória foi a cidade seguinte, graças a um acordo firmado entre a prefeitura local e o comerciante Grollmann. Em 15 de junho de 1916, o acervo local é adquirido pela Empresa de Eletricidade Alexandre Schlemm, inclusive o locomóvel de 100 HP movido a lenha. 
A estas localidades pioneiras seguiram-se Campo Largo, Prudentópolis, Castro, Guarapuava, Piraí do Sul e Campo do Tenente, todas em 1911. Ainda pela ordem cronológica, sucederam-se Palmeira, Irati, Ipiranga, São Mateus do Sul, Jaguariaíva, Sengés, Tibagi, Araucária, Cambará, Rio Azul, Andirá, Itambaracá, Santo Antônio da Platina, Antonina, Guarapuava, Rio Negro, Lapa e Siqueira Campos - estas últimas já no final da década de 20.
Algumas indústrias também começaram a instalar geradores, para consumo próprio. As Indústrias Reunidas F. Matarazzo, em 1921, para movimentar um moinho de trigo junto ao porto de Antonina e, em 1925, para fazer funcionar um frigorífico e uma indústria têxtil em Jaguariaíva. A Companhia Melhoramentos do Norte do Paraná instalou uma pequena usina em Cianorte para atendimento restrito, e as Indústrias Brasileiras de Papéis, em Arapoti, passou a contar com eletricidade em 1926.
Outra data bastante importante para a história da energia elétrica no Paraná é 18 de julho de 1928, quando foi assinado o contrato de concessão de distribuição de energia elétrica em Curitiba entre o Governo do Estado e o Grupo de Empresas Elétricas Brasileiras, que em seguida transferiu o compromisso à Companhia Força e Luz do Paraná, constituída naquela ocasião. A região da capital contava então com 2.590 quilowatts de capacidade geradora e 7.543 unidades consumidoras.
As primeiras usinas geradoras de eletricidade instaladas no Paraná eram movidas a vapor. Foi em 1910 que se inaugurou a primeira hidrelétrica do Estado, a Usina de Serra da Prata, perto de Paranaguá, com potência de 400 kVA e que forneceu eletricidade à cidade até o início da década de 70 quando foi desativada.
Um ano depois era colocada em funcionamento no município de Ponta Grossa a Hidrelétrica de Pitangui, com potência de 760 kW, que permanece em operação e vem a ser a mais antiga usina do parque gerador próprio da Copel. Outras centrais desse tipo continuaram a ser instaladas, mas foi somente em 1930 que se inaugurou uma usina considerada grande para os padrões da época, a de Chaminé, com 9 megawatts, implantada na Serra do Mar nas proximidades de Curitiba. A usina passou mais tarde por ampliações e permanece em operação até hoje, com potência instalada de 16 megawatts.
Os empreendimentos energéticos da época já tinham o respaldo do Código de Águas (instituído pelo Decreto-Lei número 24.463 de 10 de julho de 1934) e do Conselho Nacional de Águas e Energia Elétrica (Lei número 1.285 de 1939), que permitiam ao Poder Público o início da coordenação sobre o setor - até então vulnerável e quase integralmente dependente da iniciativa privada.
Assim, com o apoio do Plano Nacional de Eletrificação (que preconizava a intervenção direta do Estado na área da produção de energia), foi criado o Serviço de Energia Elétrica do Paraná, que no ano seguinte transformou-se no Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE).
Por volta de 1948, a potência instalada em usinas no Paraná totalizava 43.195 kW. Fora da região de Curitiba (atendida pela Companhia Força e Luz do Paraná), o Sul do Estado (regiões da Lapa, Rio Negro e Campo do Tenente) recebia energia da Empresa Sul Brasileira de Eletricidade e da Empresa de Eletricidade Alexandre Schlemm (esta, atendendo União da Vitória e Porto União). As cidades de Ponta Grossa, Castro e Piraí do Sul eram abastecidas pela Companhia Prada de Eletricidade. A Companhia Hidro Elétrica do Paranapanema atendia a 20 municípios do Norte Pioneiro. As cidades de Londrina, Arapongas, Cambé, Ibiporã, Rolândia e Jataizinho era abastecidas pela Empresa Elétrica de Londrina S.A.
A carência de energia elétrica não podia ser resolvida por essas empresas particulares de eletricidade - as mais importantes, com sede em São Paulo - já que seu âmbito de ação era estritamente local, não reunindo as vantagens das interligações. O primeiro Plano Hidrelétrico do Estado data de 1948, com previsão dos sistemas elétricos do Sul (apoiado nas usinas de Capivari-Cachoeira e Salto Grande do Iguaçu), do Norte (abastecido pelas usinas de Salto Grande e Capivara, no rio Paranapanema, e Mourão), e do Oeste (contando com centros geradores isolados).
Posteriormente, em 1952, o referido plano transformou-se em outro a ser cumprido em duas etapas: a primeira, de curto prazo, levaria à conclusão de Pequenas Hidrelétricas (Cavernoso, Caiacanga e Laranjinha), enquanto a segunda, dependente de financiamentos, previa a construção de Capivari-Cachoeira (105 MW), Tibagi (36 MW), Carvalhópolis (27 MW) e a Termelétrica de Figueira (20 MW).
Antes ainda da existência da Copel, os serviços elétricos a cargo do Governo Estadual estavam confiados ao DAEE, instituído em outubro de 1948. Sua criação assinalou o início de grande movimentação na área, pois foi praticamente contemporânea à elaboração do primeiro Plano Hidrelétrico do Estado: ao mesmo tempo em que dava início às obras de sua primeira etapa, o DAEE passou a instalar motores e conjuntos a diesel com capacidade entre 70 e 154 kVA em muitas localidades, em caráter de emergência, para atender o crescimento que todo o interior já experimentava.
Como as obras maiores eram de construção mais demorada e exigiam muito capital, a solução possível foi esta. E nesse sentido a ação do DAEE teve o mérito do esforço pioneiro, garantindo o fornecimento de eletricidade a várias dezenas de cidades
- além de proporcionar assistência a prefeituras que mantinham serviços próprios de eletricidade.
Em 1953, uma Lei Estadual criou a taxa de eletrificação, proporcionando novos recursos financeiros para a execução do Plano. No ano seguinte foi criada a Copel, que deveria assumir gradativamente a responsabilidade pelos serviços até então a cargo do DAEE, prefeituras e concessionárias particulares. O Departamento ainda continuou a atuar no setor por algum tempo, tendo construído as Usinas de Ocoí (em Foz do Iguaçu), Cavernoso (em Laranjeiras do Sul) e Melissa (em Cascavel).
As Usinas Chopim I e Mourão I foram iniciadas pelo Departamento, e depois concluídas pela Copel, criada em 1954. Transferindo à nova empresa suas instalações e sistemas de atendimento, o DAEE pôde se dedicar à administração dos recursos hídricos, realizando importantes estudos de base para o Estado.
Energia Elétrica sem Riscos
As atividades diárias às vezes escondem perigos.
Para evitar acidentes, existem muitas situações de risco que merecem cuidados. Por falta de atenção ou desinformação, muitas pessoas têm sido vítimas de acidentes com eletricidade, algumas vezes fatais, pelo simples fato de tocarem ou se aproximarem demais dos fios elétricos.
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O que é choque elétrico?
É a passagem da corrente elétrica pelo corpo. No contato com os fios de luz, o corpo serve de caminho para a corrente elétrica em direção à terra. Os resultados são queimaduras, ferimentos e até mesmo a morte.
Energia Elétrica sem Riscos
Cuidados na rua
Pipas
Soltar pipas, papagaios ou pandorgas perto da rede é muito perigoso. Se enroscarem nos fios, não tente tirar. Não use material ou fio metálico para fazer pipas, pois conduzem eletricidade.
Não suba em postes
Subir em postes é muito perigoso. Só os profissionais autorizados da Copel podem subir nos postes com toda a segurança.
Chave-fusível
Ligar ou desligar chave-fusível com as mãos ou com varas (madeira, bambu, cano, etc.) pode causar choque mortal. Este é um serviço que só a Copel pode executar.
Fios caídos
Cuidado com fios caídos. Eles podem estar energizados. Desligue antes a chave da luz junto ao medidor se for nas suas instalações. Se for na rede externa, mantenha distância, sinalize o local (com galhos, cordas, etc.) e chame a Copel.
Balões
Soltar balões pode provocar muitos acidentes, principalmente se eles caírem dentro de subestações, sobre redes elétricas ou residências.
Fogos de artifício
Não solte fogos de artifício perto das redes elétricas, pois pode haver rompimento de cabos com acidentes fatais.
Caminhão caçamba ou guincho
Muito cuidado ao manobrar caminhões com caçambas, guindastes e betoneiras perto dos fios. Esses equipamentos podem ficar muito próximos dos cabos, com risco de contatos acidentais, rompimento de fios e choques graves. Inspecione o local antes dos serviços.
Poda ou corte de árvores
Cuidado com a poda ou o corte de árvores perto dos fios. Se algum galho tocar na rede e em você, o choque pode ser fatal. Planeje muito bem o serviço. Mantenha sempre limpa a faixa de terreno embaixo da rede, antes que os galhos atinjam os fios.
Cuidados em casa
Eletrodomésticos x água
Não mexa com eletrodomésticos em locais com água ou umidade, nem com as mãos ou os pés molhados. A água torna o choque muito mais perigoso.
Lâmpadas
Antes de trocar uma lâmpada, desligue o interruptor.
Não toque na parte metálica do bocal, nem na rosca.
Não exagere na força ao rosqueá-la, pois o vidro pode quebrar em suas mãos.
Lembre-se de executar a troca de forma segura (use escadas).
Chuveiro elétrico
Não mude a chave liga/desliga e verão/inverno com o chuveiro ligado. Dá choque e pode ser fatal.
Instale o fio-terra corretamente, de acordo com a orientação do fabricante.
A fiação deve ser adequada, bem instalada e com boas conexões. Fios derretidos, pequenos choques e cheiro de queimado indicam problemas que precisam ser corrigidos imediatamente.
Nunca diminua o tamanho de resistências nem reaproveite resistências queimadas.
Antena de TV
Procure instalar a antena de TV longe da rede elétrica. Ela pode tocar nos fios e provocar choque. Não dê chance para os acidentes.
Cuidado com a umidade
Atenção ao executar consertos em instalações elétricas quando o chão estiver úmido ou molhado. Com água, o risco de choque é muito maior.
Cuidados no campo
Cerca elétrica
Para eletrificar cercas, use um aparelho especial chamado eletrificador de cercas. Compre equipamento de boa procedência e leia atentamente o manual de instruções. Consulte um eletricista habilitado e coloque placas de sinalização a cada 100 metros. A instalação malfeita da cerca elétrica pode provocar a morte de pessoas e animais. Atenção: nunca ligue a cerca diretamente na tomada. Qualquer acidente pode ser fatal.
Para mais informações, consulte a Copel através da canais de atendimento.
Aterramento de cercas
Seccione (ou separe) e aterre as cercas da propriedade. Se algum fio de luz cair sobre a cerca, o aterramento escoará a energia elétrica pelo fio terra e não pelo arame da cerca.
Para mais informações, consulte a Copel através da canais de atendimento.
Pomar
Cuidado ao manusear varas ou galhos perto da rede. Eles não devem encostar na rede em hipótese alguma. O choque pode causar a morte.
Trator
Desvie o trator ou o arado dos estais (estirantes ou rabichos). Eles seguram os postes. Não corte nem mude os estais de lugar.
Pulverizador
Abaixe as barras do pulverizador ao passar debaixo dos fios da Copel. Se você notar que os fios de luz estão baixos, avise a Copel imediatamente.
Colheitadeira
Evite parar a colheitadeira debaixo da rede elétrica. Não suba nela se estiver perto dos fios. Se você notar que os fios de luz estão baixos, avise a Copel imediatamente.
Queimadas
Queimadas perto das linhas são proibidas. O fogo ou mesmo o excesso de calor danificam os cabos e as estruturas, causam curtos-circuitos e interrompem o fornecimento de energia.
Irrigação
Atenção ao regular o equipamento de irrigação nas áreas próximas a redes elétricas. Se o jato de água atingir os fios, pode ocorrer curto-circuito.
Animais
Tocar em animais sob choque dá choque em você também. Desligue antes a chave da luz junto ao medidor, se isto for nas suas instalações. Caso contrário, chame a Copel.
Energia Elétrica sem Riscos
Construção civil
Ao construir ou executar reformas em prédios e outras instalações próximas da rede da Copel, não encoste andaimes, escadas, barras de ferro ou outros materiais nos fios elétricos. Pode ser mortal.
Para evitar acidentes em situações de risco, consulte a Copel e verifique se é possível adotar uma das seguintes medidas:
Afastamento da rede elétrica em relação à construção;
Desligamento temporário da rede;
Isolamento ou proteção dos cabos com materiais especiais.
Canteiro de obras
Cuidados especiais:
Evite ligações improvisadas ou gambiarras;
Para evitar choques, coloque fita isolante nos fios desencapados ou emendas;
Mantenha a fiação longe do contato com a água;
A amarração dos fios não deve ser feita nas ferragens ou partes metálicas;
Evite deixar os fios elétricos espalhados pelo chão e sem proteção.
Construção próxima da rede
Para a sua segurança, não construa embaixo ou muito perto das redes elétricas. O risco de um descuido ou acidente aumenta.
Mais dicas de Segurança
1. Antes de qualquer conserto nas instalações elétricas internas, desligue a chave geral (disjuntor).
2. Ao ligar aparelhos nas tomadas, verifique antes se o botão está desligado e se a voltagem (l27 ou 220 volts) é igual à indicada para o equipamento.
3. Ao desligar os aparelhos das tomadas, verifique antes se o botão ou chave estão desligados e depois puxe firme pelo plugue (e não pelo fio).
4. Coloque protetores nas tomadas ao alcance de crianças para evitar acidentes.
5. Cuidado para não esquecer o ferro elétrico ligado.
Isto pode provocar acidentes graves e até incêndios, além de desperdiçar energia.
6. Desligue e retire o plugue da tomada quando for limpar os aparelhos eletrodomésticos.
7. Para evitar choques, coloque fita isolante nos fios desencapados ou nas emendas.
8. Mantenha os fios e plugues dos aparelhos sempre em perfeitas condições de uso para evitar curtos-circuitos. Não encoste fios e plugues em superfícies quentes.
9. Tomadas ou interruptores com partes derretidas ou queimadas devem ser substituídos.
10. Evite sobrecarregar a mesma tomada com vários aparelhos usando "T" (benjamim) ou extensões improvisadas. Não use bocais de lâmpadas como tomadas.
11. Não faça consertos nas instalações elétricas internas se não entender bem do assunto.
(!) Atenção:
Não aproveite os desligamentos da Copel para mexer nas instalações internas ou em equipamentos elétricos. Eventuais reparos devem ser feitos com a chave geral desligada e os aparelhos desligados das tomadas, mesmo durante a falta de energia. A luz pode voltar a qualquer momento. Não corra riscos desnecessários.
O que fazer no caso de alguém ser atingido por um choque elétrico?
Providencie socorro médico imediatamente. Em acidentes com eletricidade, é preciso ser rápido, pois os primeiros três minutos após o choque são vitais para o acidentado.
Não toque na vítima ou no fio elétrico sem saber se os fios estão ligados ou não.
Desligue a tomada ou a chave geral se for acidente nas instalações internas. Se for um problema na rede elétrica externa, chame a Copel.
Se não for possível desligar a chave geral, remova o fio ou a vítima com a ajuda de um material seco não condutor de energia, como madeira, cabo de vassoura, jornal dobrado, cano plástico, corda etc.
Ao carregar a vítima, tome muito cuidado para não complicar eventuais lesões, principalmente na coluna vertebral.
E se a vítima não estiver respirando?
Faça respiração boca a boca, procedendo da seguinte forma:
1. Deite a vítima de costas e incline levemente a cabeça dela
2.Remova dentaduras, pontes móveis ou outros corpos estranhos da boca do acidentado. Desenrole a língua para evitar uma possível asfixia,
3.Feche as narinas da vítima. Coloque sua boca bem firme sobre a boca da pessoa acidentada e sopre até o peito se encher.
4.Libere a boca e as narinas da vítima, deixando o ar sair livremente. Repita estas operações de 12 a 15 vezes por minuto, até a recuperação da respiração.
Massagem no coração
1.Coloque a vítima de costas sobre uma superfície plana e dura.
2.Coloque as mãos sobrepostas sobre o peito da vítima e faça pressão com força, mantendo os braços esticados e usando seu próprio peso para pressionar.
3.Repita a operação 60 vezes por minuto.
4.Se tiver de fazer respiração boca a boca e pressão no coração ao mesmo tempo, para cada duas respirações faça 15 pressões. Se o socorro for em dupla, faça uma respiração a cada cinco pressões.
A Copel
A Copel foi criada em outubro de 1954, é a maior empresa do Paraná e atua com tecnologia de ponta nas áreas de geração, transmissão e distribuição de energia, além de telecomunicações.
Opera um abrangente e eficaz sistema elétrico com parque gerador próprio de usinas, linhas de transmissão, subestações, linhas e redes elétricas do sistema de distribuição e
 um moderno e poderoso sistema óptico de telecomunicações que integra todas as cidades do Estado.
Efetua em média, mais de 70 mil novas ligações a cada ano, atendendo praticamente 100% dos domicílios nas áreas urbanas e passa de 90% nas regiões rurais.
Copel em resumo
Comprometida com o bem-estar e o desenvolvimento, a empresa não se limita em levar somente energia elétrica à população.
Todas as unidades da Companhia estão sediadas no Brasil, distribuídas em 10 estados. Está presente no dia-a-dia das comunidades de sua área de influência ao promover o crescimento sócio-econômico, responsabilidade ambiental e o desenvolvimento sustentável.
Pioneira no Brasil em estudos e relatórios de impacto ambiental na construção de usinas hidrelétricas, a Copel vem ao longo dos anos praticando importantes ações e programas nessa área, que atestam o seu compromisso com o desenvolvimento sustentável.
Adotou as diretrizes GRI - Global Reporting Initiative - na elaboração do seu Relatório Anual e o principal resultado é a percepção e confiança do mercado, que se refletem no aumento do valor real de uma empresa.
A Copel tem suas ações negociadas nas Bolsas de Valores de São Paulo, Nova Iorque e Madri.
Biomassa
Atualmente, a maior parte da energia consumida no Brasil é proveniente de fontes renováveis como a hidroeletricidade e a biomassa. Situação privilegiada no que se refere a suas fontes primárias de oferta de energia.
Cerca de 30% das necessidades de energia no país são supridas por biomassa, sob as seguintes formas:
lenha para queima direta nas padarias e cerâmicas;
carvão vegetal para redução de ferro gusa em fornos siderurgicos e combustíveis alternativos nas fábricas de cimento do Norte e Nordeste;
queima de carvão mineral, álcool etílico ou álcool metílico no Sul, para fins carburantes e para industria química.
Como funciona
O conceito de biomassa compreende todas as matérias orgânicas utilizadas como fontes de energia. Os resíduos agrícolas, madeira e plantas - como a cana de açúcar, o eucalipto e a beterraba, colhidos com o objetivo de produzir energia - são os exemplos mais comuns da biomassa.
As plantas armazenam energia solar e a transformam em energia química que pode ser convertida em combustível ou calor e, consequentemente, em eletricidade. E como podem ser plantadas e replantadas continuamente, considera-se biomassa um recurso renovável.
Sistemas de Cogeração da Biomassa
Permitem produzir simultaneamente energia elétrica e calor util. Estes sistemas configuram a tecnologia mais racional para a utilização de combustíveis.
Este é o caso das industrias sucroalcooleira e de papel e celulose, que além de demandar potência elétrica e térmica, dispõem de combustíveis residuais que se integram de modo favorável ao processo de cogeração.
Gaseificação Industrial
A energia química da biomassa pode ser convertida em calor e depois em outras formas de energia, que são:
Direta - a mais utilizada, obtida pela combustão na fase sólida;
Indireta - quando são produzidos gases e/ou líquidos combustíveis através da pirólise.
Este processo é dividido em três etapas:
Secagem - a retirada da umidade pode ser feita quando a madeira é introduzida no gaseificador, aproveitando-se a temperatura do mesmo. Contudo, a operação que utiliza madeira seca é mais eficiente;
Pirólise ou carbonização - durante esta etapa, formam-se gases, vapor d'água, vapor de alcatrão e carvão;
Gaseificação - libera a energia necessária ao processo, pela combustão parcial dos produtos da pirólise.
Vantagens da gaseificação da biomassa
As cinzas e o carbono residual permanecem no gaseificador, diminuindo a emissão de particulados;
O combustível resultante é mais limpo e, na maioria dos casos, não há necessidade de 
controle de poluição;
Associada a catalisadores, como alumínio e zinco, a gaseificação aumenta a produção de hidrogênio e de monóxido de carbono e diminui a produção de dióxido de carbono.
Biogás
O biogás é outra forma de aproveitamento da biomassa, é uma fonte barata e abundante de energia. Pode ser obtido de resíduos agrícolas, ou mesmo de excrementos de animais e dos homens.
A formação do biogás acontece, basicamente, durante a decomposição da matéria viva por bactérias microscópicas. Durante este processo, as bactérias retiram da biomassa parte das substâncias de que necessitam para continuarem vivas, e lançam na atmosfera gases e calor. Este é o biogás.
O biogás pode ser utilizado no funcionamento de motores, geradores, moto picadeiras, resfriadores de leite, aquecedor de água, geladeira, fogão, lampião, lança-chamas. Pode ainda substituir o gás liquefeito de petróleo na cozinha, porém o biogás não compete
com a produção de alimentos.
Nas propriedades agrícolas, o biogás pode ser produzido em aparelhos simples chamados biodigestores. Os resíduos que sobram, uma substância com aspecto de lodo, quando diluída em água, podem ser utilizados como fertilizantes.
Composição do Biogás
O biogás é obtido a partir da digestão anaeróbia de matéria orgânica, como estercos de animais, lodo de esgoto, lixo doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. É uma mistura composta principalmente de gás carbônico (30%) e metano
(65%).
A variação do poder calorífico do biogás (de 5.000 a 7.000 kcal/m3) depende da quantidade de metano presente no mesmo. Quanto maior a quantidade de metano, maior 
será a pureza do biogás e, assim, maior será o seu poder calorífico. O biogás altamente purificado pode alcançar até 12.000 kcal/m3.
um metro cúbico de biogás equivale a:
0,613 litro de gasolina;
0,579 litro de querosene;
0,553 litro de óleo diesel;
0,454 litro de gás de cozinha;
1,536 quilo de lenha;
0,790 litro de álcool hidratado;
1,428 kW de eletricidade.
Rede Zeri
A Fundação ZERI Brasil, FZB, faz parte da Rede ZERI Mundial, RZM, com atuação e com projetos em todos os continentes. No Brasil, a Rede Zeri foi lançada no ano de 1998 e no Paraná, em março de 1999. O objetivo é desenvolver modelos produtivos que impliquem em emissão zero de resíduos não aproveitáveis, com a utilização de fontes de energias renováveis. 
Célula a Combustível
uma Célula a Combustível é um dispositivo de conversão de energia eletroquímica, que converte hidrogênio e oxigênio em eletricidade, calor e água. Ao contrário de uma bateria, uma célula a combustível não necessita ser carregada. Ela produz energia continuamente desde que seja fornecido o combustível (hidrogênio).
A célula consiste em dois eletrodos (condutor metálico por onde uma corrente elétrica entra num sistema ou sai dele) separados por um eletrólito (condutor de eletricidade, sólido ou liquido, no qual o transporte de carga se realiza por meio de íons). O hidrogênio é alimentado no ânodo (-) (eletrodo para onde se dirige os íons negativos) e o oxigênio (ou ar) entra na célula a combustível através do cátodo (+) (eletrodo de onde partem os elétrons e para onde se dirigem os íons positivos). Através da ação de um catalisador, os átomos de hidrogênio são decompostos em prótons (H+) e elétrons (e-), que seguem caminhos diferentes para o cátodo.
Os prótons (H+) são conduzidos através do eletrólito para o cátodo e os elétrons (e-), que não podem passar através do eletrólito, criam uma corrente elétrica externa que é utilizada para a geração de energia elétrica antes de regressar ao cátodo, na qual é reunida com os íons positivos de hidrogênio e oxigênio para formar água e calor (ver desenho abaixo).
 
 
Eólica
Por que aproveitar o vento para gerar energia?
A energia eólica é muito vantajosa, tanto para quem gera, como para quem consome. Isso porque o vento é uma fonte natural e renovável de energia, adequada para a geração elétrica em grande escala.
Além disso usinas eólicas são inofensivas ao meio ambiente. Usinas eólicas podem compartilhar terra com pastagens e agricultura, dispensando desapropriações ou deslocamento de populações. A sua implantação é modular e mais rápida do que a de usinas convencionais. Cerca de 85% do custo instalado se refere à produção de turbinas em escala industrial.
Com tais características, as usinas eólicas potencializam a fixação de indústrias, tecnologia e geração de empregos em fabricação, operação e manutenção, na cidade e no campo.
Projeto Ventar - Descobrindo o potencial eólico do Paraná
Com o propósito de avaliar o potencial eólico do Paraná, no ano de 1994, a Copel implementou o Projeto Ventar. O projeto levantou o potencial de 25 locais em diferentes regiões do Paraná.
A campanha de medições foi realizada com a instalação de estações anemográficas (equipamentos que medem e registram os dados relativos à velocidade e direção de vento) em locais previamente escolhidos em diferentes áreas do Estado do Paraná.
Mapa Eólico do Paraná
O Mapa Eólico do Paraná, no qual podem ser identificadas as áreas mais promissoras ao aproveitamento da energia eólica, foi elaborado através da colheita e interpretação dos seguintes dados:
Informações obtidas através do Projeto Ventar
Dados de vento de algumas estações meteorológicas do Iapar
Arquivo digital com os dados de relevo do Cehpar
Base cartográfica da Sema/Liserp e da Sanepar
Mapa do Uso do Solo da Sema/Liserp
Visão Geral
Prospecção do Potencial Eólico
O mapa temático da distribuição dos recursos eólicos sobre o Paraná foi realizado a partir de:
Medições anemométricas obtidas por rede de 25 anemógrafos digitais, instalados em locais especialmente selecionados dentro do Estado (Copel/DEC/|CDE - Projeto Ventar, 1995-1998)
Ajustes climatológicos: correlação e ajuste dos dados medidos, em relação às médias climatológicas de longo prazo (15 anos) registradas pelas estações da rede meteorológica do Iapar
Extrapolação para o território paranaense: realizada por software (WAsP e WindMap), a partir da superposição dos seguintes modelos geográficos do Paraná · Modelo Digital de Relevo elaborado a partir do banco de dados topográficos do Cehapar-Copel/UFPR; Modelo Digital de Rugosidade elaborado pela associação de parâmetros de rugosidade às diversas classes de cobertura vegetal indicadas no mapa do Uso do solo do Paraná(Sema/Liserp) · Base Cartográfica fornecida pela Sema/Liserp e Sanepar; O mapa temático resultante foi realizado originalmente na resolução de 2 x 2 km (área mínima de representatividade), e apresenta as condições médias previstas para 50 metros de altura.
SEMA - Secretaria de Estado do Meio Ambiente / Liserp - Laboratório Integrado de Sensoriamento Remoto do Paraná
Cehpar - Centro de Hidráulica e Hidrologia Professor Parigot de Souza - Copel/UFPR
Modelo Digital de Relevo
Modelo Digital de Rugosidade
No regime sazonal, em termos das médias mensais, a velocidade do vento apresenta maior intensidade nos períodos de inverno e primavera, coincidindo com a estiagem na região Sudeste do Brasil.
Este fato sinaliza um potencial de sinergia na integração das fontes eólica e hidráulica no Sistema Elétrico Interligado. A geração eólica é mais intensa nos meses em que a tarifa industrial (horossazonal) é mais elevada.
Velocidade média mensal/ Média anual de longo prazo
O regime de ventos sobre o Paraná, nas escalas de espaço e tempo.
Sobre o território paranaense, dois fatores principais conduzem o movimento atmosférico:
Um centro de alta pressão no oceano faz predominarem os ventos de quadrante Nordeste
Frentes frias, de periodicidade irregular variam a direção do vento em 360º. O efeito secundário de diferenças térmicas e de relevo também age em escala microrregional.
No tempo de minutos a dias, o vento apresenta grande variabilidade.
Regime de ventos - 1 nas escalas de espaço e tempo
O regime de ventos sobre o Paraná, nas escalas de espaço e tempo
O regime diurno, na escala de médias anuais para cada hora do dia, mostra diferenças entre o regime de ventos no litoral e no planalto, causadas pela influência dos efeitos locais e de mesoescala como brisas marinhas e outros mecanismos térmicos e orográficos.
De modo geral, todo o interior do Paraná apresenta regimes diurnos semelhantes: médias menores no período da tarde.
Regime de ventos - 2 nas escalas de espaço e tempo
No regime interanual, a variabilidade do potencial eólico é muito pequena (<10%) se comparada com a do potencial hídrico (>50%).
A fonte eólica não apresenta uma produção regular de acordo com o tempo.
Porém, sua participação no sistema elétrico interligado, de base predominantemente hídrica, poderá diminuir o risco de baixa nos reservatórios
durante os anos de estiagem.
A geração eólica pode aumentar a capacidade firme do sistema hidrelétrico.
Média anual / Média de longo prazo
O vento e as influências locais na Ilha do Mel
A velocidade média anual do vento pode apresentar grandes variações no espaço de poucas dezenas de metros, pela influência de relevo, rugosidade e eventual presença de 
obstáculos em cada local. Este fato é ilustrado pela comparação do potencial eólico na Ilha do Mel.
Na figura abaixo, pode-se ver:
A influência do relevo: elevações aceleram o vento no seu topo
A influência da rugosidade: restingas e matas reduzem o vento, inclusive nas áreas planas
Ilha do Mel: Média anual / Média de longo prazoo vento e as influências locais.
A tabela abaixo apresenta a avaliação do potencial eólico tecnicamente aproveitável dentro do território paranaense, a partir das seguintes premissas:
Para faixas de velocidades médias anuais de vento típicas de aproveitamentos, foram integradas as áreas correspondentes no mapa.
Em áreas planas, pode-se considerar uma densidade de capacidade eólica instalada de 10-12 MW/km². Na prática, os terrenos não são todos planos e existem outras restrições técnicas: topografia desfavorável, difícil acesso etc.
Assim, apenas 20% das áreas integradas foram consideradas utilizáveis para instalação de turbinas eólicas, resultando em uma média de 2 MW/km².
Foram considerados os parâmetros médios de desempenho de turbinas no atual estado-da-arte mundial, nas classes 500-1500 kW.
A energia anual gerada foi calculada pelo limite inferior de velocidade de cada faixa
	Aproveitamento de ventos a partir de [m/s]
	6,0
	6,5
	7,0
	Área total potencialmente útil [km2]
	5.560
	1.370
	64
	Potência tecnicamente instalável [MW]
	11.120
	2.740
	128
	Energia aproveitável [TWh/ano]
	20,5
	5,8
	0,3
	Fator de capacidade médio
	0,21
	0,24
	0,28
	Atlas do Potencial Eólico Brasileiro  (2001)
O ATLAS DO POTENCIAL EÓLICO BRASILEIRO cobre todo o território nacional. Seu objetivo é fornecer informações para capacitar tomadores de decisão na identificação de áreas adequadas para aproveitamentos eólio-elétricos.
No mundo, a geração eólio-elétrica expandiu-se de forma acelerada ao longo da última década, atingindo a escala de gigawatts. Um dos fatores limitantes para empreendimentos eólicos tem sido a falta de dados consistentes e confiáveis. Uma parte significativa dos registros anemométricos disponíveis pode ser mascarada por influências aerodinâmicas de obstáculos, relevo e rugosidade. A disponibilidade de dados representativos é importante no caso brasileiro, que ainda não explorou esse recurso abundante e renovável de forma expressiva.
Este ATLAS tornou-se possível pelo desenvolvimento, nos últimos três anos, do MesoMap, um abrangente sistema de software de modelamento numérico dos ventos de superfície. Esse sistema simula a dinâmica atmosférica dos regimes de vento e variáveis meteorológicas correlatas, a partir de amostragens representativas de um banco de dados validado para o período 1983/1999. O sistema inclui condicionantes geográficas como o relevo, a rugosidade induzida por classes de vegetação e uso do solo, as interações térmicas entre a superfície terrestre e a atmosfera, inclusive efeitos do vapor d´água presente. Essas simulações são balizadas por referências existentes, tais como grades de dados meteorológicos resultantes de reanálises, radiossondagens, vento e temperatura medidos sobre o oceano e medições de vento de superfície já realizadas regionalmente no Brasil. Entre estas últimas, foram selecionadas apenas as medições com qualidade adequada para referenciar o modelo ou referências coerentes representativas de grandes áreas.
Os resultados dessas simulações são apresentados em mapas temáticos, que representam os regimes médios de vento (velocidade, direções predominantes e
parâmetros estatísticos de Weibull) e fluxos de potência eólica na altura de 50m, na resolução horizontal de 1km x 1km, para todo o País.
Além da indicação das melhores áreas de potencial eólico no território nacional e das principais características de vento (direções predominantes, regimes diurnos, fatores estatísticos de Weibull), foi realizada neste ATLAS a integração de áreas de potencial com uso de ferramentas de geoprocessamento, a partir de premissas consideradas conservativas.
Espera-se que este ATLAS torne-se um valioso instrumento de suporte ao aproveitamento da energia eólica no Brasil.
                          
	             
Solar
O estudo do aproveitamento da energia solar para eletrificação de residências e para o aquecimento d´água na substituição de chuveiros elétricos teve início na Copel em 
meados de 1994, na antiga Superintendência de Energias Alternativas (SEA). O objetivo era atender algumas necessidades específicas e dotar o corpo técnico de experiência na utilização destas tecnologias.
Em 1996, utilizando recursos do Prodeem - Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios e do Governo Federal, foi instalada na comunidade de Barra do Ararapira (litoral norte do Paraná) uma central fotovoltaica de carregamento de baterias, para a iluminação de 35 casas de pescadores artesanais.
Nos anos de 1996 e 1997 foi implantado o Projeto de Conservação de Energia na Ilha do Mel, com recursos provenientes do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel), contemplando:
a instalação de mais de 200 aquecedores solar d’água em substituição a chuveiros elétricos
e a troca de 2.000 lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes compactas.
Este projeto foi reconhecido como um dos melhores em sua categoria, no Congresso Mundial de Meio Ambiente, realizado no Rio de Janeiro em 1998.
Entre 1997 e 1998, com recursos próprios da Copel, mais 12 comunidades isoladas no litoral norte do Paraná foram eletrificadas através de sistemas fotovoltaicos, atendendo a aproximadamente 230 famílias de pescadores baixa renda.
Em 1997, a Copel avaliou, através de um Projeto Piloto, a eletrificação rural através da energia fotovoltaica. Para isso, instalou sistemas fotovoltaicos em residências rurais, distribuídas em diversas regiões do interior do estado do Paraná, aproveitando a infra-estrutura de seus escritórios regionais.
Em paralelo a estas realizações, a Copel atendeu a solicitações de diversos órgãos do governo, como IAP – Instituto Ambiental do Paraná, Ibama, Marinha do Brasil e a Polícia Florestal, entre outros, para a eletrificação de parques ambientais, faróis de marinha, postos avançados de fiscalização, respectivamente, situados em locais remotos e de difícil acesso, através da energia solar.
Além disto, foram empregados esforços no sentido de divulgar esta tecnologia dentro e fora da Copel, através de seminários, feiras, cursos e folhetos. Vários artigos foram editados a respeito, em jornais e revistas de grande circulação. Isto tudo ajudou a deixar ainda mais claro para o público o conceito que a Copel tem da sua função na sociedade: uma empresa que investe na utilização de novas tecnologias para o incremento de sua eficiência aliada à preservação do meio ambiente.
Térmica
Na termoeletricidade, a energia mecânica necessária para girar o eixo do gerador de energia elétrica é obtida com a queima de combustíveis, isto é, pela transformação da energia química em energia mecânica, através de processos de queima específicos para cada tipo de combustível.
As instalações físicas utilizadas são denominadas de usinas termoelétricas, e são semelhantes a outras indústrias de processos, sendo suas dimensões definidas em função da potência e tecnologias adotadas.
A grande vantagem de uma termoelétrica, que utilize o gás natural como combustível, é a possibilidade de ser implantada junto aos grandes centros de consumo de energia, desde que atendidas as normas de proteção ao meio ambiente local. A usina estando
junto aos consumidores reduz as perdas nas linhas de transmissão e diminui o risco de continuidade dos sistemas de transmissão.
As termoelétricas podem operar em ciclo simples, em ciclo combinado ou em co-geração: 
Ciclo simples – a queima de um determinado combustível em caldeiras simples, turbinas ou em motores de Ciclo Otto, fornece a energia mecânica para o gerador de energia elétrica. Eficiência média do sistema – 30 a 42 %.
Ciclo combinado – a queima do combustível fornece energia mecânica para o gerador de energia elétrica, e os gases da queima do combustível com uma temperatura em torno de 550 ºC são direcionados a uma caldeira de recuperação de calor para produzirem vapor, e este vapor irá movimentar uma turbina a vapor que estará ligada a um outro gerador de energia elétrica.
Eficiência média do conjunto – 42 a 58%.
Co-geração – é semelhante ao sistema em ciclo combinado, no qual o vapor produzido na caldeira de recuperação de calor será também utilizado no processo industrial de alimentos, papel, bebida, aquecimento de ambiente etc.
Eficiência média do conjunto – 42 a 80 %.
O combustível utilizado para a obtenção do calor necessário para o processo, apresenta-se sob diversas formas:
Gás natural
Derivados de petróleo
Carvão mineral e vegetal
Xisto betuminoso
Resíduos de madeira e da produção agrícola
Bagaço de cana de açúcar
Lixo doméstico
Urânio
E outros
Descrição do processo de transformação da energia química de um combustível em energia mecânica
a) Gás Natural e derivados finos de petróleo
I - Turbinas 
O combustível misturado com o ar atmosférico ao ser queimado em uma câmara de combustão, produz um aumento rápido da pressão e volume no local. Estes gases sob alta temperatura são então direcionados para uma turbina de expansão ( semelhante a turbinas de avião) provocando o giro da mesma. O eixo desta turbina estando ligado ao gerador permite a geração da energia elétrica.
Descrição do funcionamento de um conjunto turbina e gerador:
Um compressor axial de múltiplos estágios comprime o ar atmosférico procedentes dos filtros de admissão, a uma razão definida pelo fabricante do equipamento e é direcionado para a câmara de combustão.
Na câmara de combustão, tipo anular, o gás natural é queimado junto com o ar comprimido procedente do compressor.
A queima da mistura gás-ar é efetuada na câmara de combustão a uma temperatura média de 1.200º C.
Com a rápida expansão dos gases provenientes da queima, na câmara de combustão, surge um fluxo dos gases, que são direcionados para as palhetas da turbina, produzindo um efeito dinâmico de rotação no eixo do conjunto, que por sua vez irá fornecer o movimento mecânico para possibilitar o giro que fornece energia mecânica ao sistema de redução de velocidade acoplado ao eixo do gerador elétrico.
O gerador de energia elétrica é do tipo convencional, com características definidas em especificações iniciais, sendo refrigerado com o ar procedente do compressor da turbina à gás, gerando energia elétrica na tensão compatível com o gerador e potência do conjunto.
Os gases de exaustão, após sua passagem pela turbina, tendo reduzido a temperatura de 1200 ºC para 550ºC, são enviados para a chaminé e que em função de sua temperatura e velocidade de saída sobe e expande-se rapidamente com o ar ambiente.
II - Motores 
Outra tecnologia para a utilização de combustíveis tipo gás natural e derivados finos de petróleo é a de motores alternativos.
Os motores utilizam a tecnologia normal de motores alternativos com velas, tendo sido desenvolvidos para obterem a máxima eficiência na sua capacidade nominal de geração e para operarem de modo contínuo sob a mesma rotação.
Esta tecnologia é normalmente utilizada em industrias para processos de co-geração, principalmente nas industrias de alimentos e bebidas.
b) Combustíveis sólidos
Os diversos tipos de combustíveis da categoria de sólidos são queimados em equipamentos denominados de caldeiras desenvolvidas especificamente para cada um deles. O objetivo é conseguir a máxima eficiência com os menores impactos ambientais possíveis.
Dentre os combustíveis mais utilizados, estão o carvão mineral, o bagaço de cana e resíduos de madeira.
Os grandes centros de pesquisa e desenvolvimento, assim como os fabricantes de equipamentos, estão, de modo permanente, melhorando os índices de eficiência e diminuindo o volume, para permitir que o custo da energia fique menor e que venham a atender os novos requisitos de proteção ao meio ambiente.
Usina Térmica à Carvão
Basicamente, o processo consiste na queima do carvão mineral, aproveitando o calor obtido para produção de vapor. Para processar a queima do carvão e transformar a energia térmica gerada em energia mecânica, utiliza-se água que se tornará vapor em altíssima pressão e temperatura, o qual moverá uma turbina que por sua vez acionará um gerador elétrico acoplado, gerando energia elétrica. Os equipamentos principais para isso, são a caldeira, turbina e gerador elétrico. Nesse processo a caldeira é o equipamento fundamental para utilização do combustível em questão, podendo a mesma ser definida em tecnologias mundialmente testadas, ou seja em sistema de grelha, pulverização e injeção por queimadores ou em leito fluidizado circulante.
Os processos utilizados nos projetos atuais evita a formação de NOx, podendo-se abater também o SOx na fornalha, através da adição de calcário na massa de combustível. Esta tecnologia tem flexibilidade quanto a qualidade do combustível, podendo-se utilizar desde carvões de baixo até alto poder calorífico e altos índices de enxofre, com rendimentos térmicos iguais ou superiores às tecnologias convencionais.
Os processos para a queima de outros combustíveis sólidos possui a mesma descrição, havendo mudanças no tipos de caldeiras, processos para beneficiamento do combustível, e dimensões totais da usina.
As usinas termelétricas que utilizem combustíveis sólidos necessitam maior investimentos para controle ambiental dos seus efluentes líquidos, sólidos e gasosos, mas em contrapartida o custo do combustível por unidade de energia é bastante inferior, possibilitando que os empreendimentos sejam economicamente viáveis.
Usina Eólio-Elétrica 
Usina Eólica de Palmas
A Usina Eólio-Elétrica de Palmas é composta por cinco aerogeradores de 500 kW cada, totalizando 2,5 MW de potência instalada. Está situada na região de Horizonte, no Município de Palmas, ao sul do Estado do Paraná.
A identificação do grande potencial eólico da região se deu através das medições de vento realizadas a partir de 1995 com o Projeto Ventar, coordenado pela Copel. A região selecionada para a usina é composta de campos naturais de grande altitude, onde sua implantação não impediu a continuidade das atividades agropastoris que ali vinham sendo desenvolvidas historicamente.
A Usina de Palmas foi a primeira eólica da região sul do Brasil. A montagem de seus cinco aerogeradores foi feita no tempo recorde de uma semana, e entrou em operação em fevereiro de 1999. Foi implantada pela Centrais Eólicas do Paraná, da qual a Copel participava, inicialmente, com 30%. Em 2008 a Copel adquiriu 100% do controle dessa Empresa. Em janeiro de 2012, a Usina de Palmas passou efetivamente a fazer parte do parque gerador da Copel - ocasião em que a ANEEL aprovou a reversão da concessão para a Copel Geração S.A.
Descargas Atmosféricas
Grande parte das interrupções no fornecimento de energia elétrica no Estado do Paraná têm como causa descargas atmosféricas. De acordo com o Grupo de Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), no Paraná, nos últimos 10 anos, 92 pessoas morram fulminados por raios
. 
Quase dois séculos e meio se passaram desde que Benjamin Franklin inventou o pára-raios (1752) e até hoje é o melhor meio para neutralizar essas descargas. O princípio de funcionamento é bastante simples: uma haste metálica ligada a um
fio condutor enterrado no solo, atrai a descarga aterrando a corrente. A haste deve ser instalada no ponto mais alto da construção.
As precauções
Algumas regras de segurança devem ser observadas, durante as tempestades com raios (descargas elétricas):
Permaneça dentro de casa, saindo apenas se for absolutamente necessário.
Mantenha-se afastado de portas e janelas abertas, fogões, aquecedores centrais, ferramentas, canos, pias e objetos metálicos de grande massa.
Não use o telefone, pois um raio pode atingir as linhas e chegar até quem o estiver utilizando.
Não recolha roupas estendidas no varal.
Não trabalhe em cercas, telefones, linhas de força, encanamentos metálicos ou em estruturas de aço durante a tempestade.
Não lide com material inflamável, contido em recipiente aberto.
Não segure varas de pesca com carretilhas ou outros objetos metálicos.
Interrompa imediatamente o trabalho com tratores, especialmente se estiver puxando equipamentos metálicos.
Não permaneça na água ou em barcos pequenos.
Onde abrigar-se?
Se possível, buscar refúgio num automóvel (é um excelente abrigo contra os raios) ou no interior de edificações;
Havendo, nas proximidades, árvores isoladas, o melhor será agachar-se ou deitar-se a uma distância correspondente a duas vezes a altura da árvore mais próxima;
Afastar-se do topo de colinas, de áreas abertas (onde você passa a ser o ponto mais alto), cercas de arame, varais metálicos e qualquer outro objeto condutor de eletricidade.
Lembre-se de manter os pés juntos: ao atingir o solo a descarga elétrica se propaga em ondas concêntricas, como quando se atira uma pedra na água, gerando diferenças de potencial elétrico no chão. Mantendo os pés juntos, você evita a passagem da eletricidade pelo corpo.
<!> ATENÇÃO
O choque elétrico provocado por um raio pode ser fatal. No entanto, a carga elétrica não permanece no corpo da vítima, permitindo que ela seja socorrida com total segurança. Mesmo que aparentemente morta, ela pode ser ajudada pelo emprego imediato de respiração boca-a-boca e massagem cardíaca.
Gerador Elétrico
Em 1831, tanto Michael Faraday, no Reino Unido, como Joseph Henry, nos Estados Unidos, demonstraram cada um a seu modo, mas ao mesmo tempo, a possibilidade de transformar energia mecânica em energia elétrica.
Figura - Gerador de Corrente Alternada
1. As duas extremidades da armadura de um gerador de corrente alternada ligam-se a anéis condutores, a que se apoiam escovas de carbono.
2. A armadura gira e a corrente flui no sentido anti-horário. A escova do anel A conduz a corrente para fora da armadura, permitindo que uma lâmpada se acenda; o anel B devolve a corrente à armadura.
3. Quando a armadura gira paralelamente ao campo magnético, não há geração de corrente.
4. Uma fração de segundos depois, a armadura volta a girar paralelamente ao campo magnético, e a corrente inverte seu sentido: a escova do anel coletor B a conduz para fora da armadura e a do anel A a devolve à armadura. 
Embora diversas formas de energia (mecânica, térmica, química etc.) possam ser convertidas em eletricidade, o termo "gerador elétrico" se reserva, na indústria, apenas para as máquinas que convertem energia mecânica em elétrica. Conforme as características da corrente elétrica que produzem, os geradores podem ser de corrente contínua (dínamos) e alternada (alternadores).
Histórico 
Os geradores usados na indústria são baseados no mesmo princípio empregado por Faraday e Henry: a indução magnética. O gerador de Faraday consistia num disco de 
cobre que girava no campo magnético formado pelos polos de um ímã de ferradura e produzia corrente contínua. Um ano depois, outro pesquisador obteve corrente alternada valendo-se de um gerador com ímãs e enrolamento de fio numa armadura de ferro.
As máquinas elétricas foram desenvolvidas em ritmo acelerado, devido principalmente aos trabalhos de Antonio Pacinotti, Zénobe Gramme, que introduziu o enrolamento em anel, e de Werner Siemens, que inventou o enrolamento em tambor até hoje empregado. Somente cerca de 50 anos depois das experiências de Faraday e Henry foram obtidos geradores comercialmente aproveitáveis. Devem-se tais conquistas às contribuições de Thomas Edison, Edward Weston, Nikola Tesla, John Hopkinson e Charles Francis Brush.
No fim do século XIX, a invenção da lâmpada elétrica e a instalação de um sistema prático de produção e distribuição de corrente elétrica contribuíram para a rápida evolução dos geradores e motores elétricos. A partir de pequenos geradores, simples aparelhos de pesquisa em laboratório, foram construídos alternadores e dínamos de pequena potência e, finalmente, gigantescos geradores.
Princípio de funcionamento 
O gerador elétrico mais simples é formado por uma espira plana com liberdade suficiente para se mover sob a ação de um campo magnético uniforme. Essa espira gira em torno de um eixo perpendicular à direção das linhas de força do campo magnético aplicado. A variação do valor do fluxo que atravessa a espira móvel induz nela uma força eletromotriz.
Assim, a força eletromotriz resulta do movimento relativo que há entre a espira e o campo magnético. A corrente produzida desse modo é alternada. Para se obter corrente contínua, é preciso dotar o gerador de um dispositivo que faça a retificação da corrente, denominado coletor dos dínamos. Pela descrição do princípio de funcionamento dos geradores, vê-se que possuem dois circuitos distintos: o do induzido e o do indutor. No caso do gerador elementar descrito, o induzido seria a bobina móvel e o indutor o campo magnético.
Tipos de geradores 
Os geradores podem ser divididos numa enorme quantidade de tipos, de acordo com o aspecto que se leve em conta. Além dos dois grupos mais gerais - geradores de corrente contínua e de corrente alternada -, os dínamos podem ser, quanto ao número de polos, dipolares e multipolares; quanto ao enrolamento do induzido, podem ser em anel e em 
tambor; quanto ao tipo de excitação, auto-excitados e de excitação independente.
O enrolamento em anel adotado por Gramme está praticamente em desuso. O enrolamento induzido consiste num cilindro oco em torno do qual se enrola continuamente o fio isolado que constitui a bobina. O enrolamento em tambor, inventado por Siemens, consiste num cilindro em cuja superfície externa estão dispostas as bobinas do induzido.
Essas bobinas são colocadas em ranhuras existentes na superfície do tambor, sendo suas duas pontas soldadas às teclas do coletor. Conforme a maneira como é feita essa ligação, os enrolamentos são classificados em imbricados e ondulados e podem ser regressivos ou progressivos.
A corrente para a excitação do campo magnético pode ser fornecida pelo próprio gerador. Nesse caso, diz-se que o gerador é auto-excitado. Quando a corrente para a excitação é fornecida por uma fonte exterior, o gerador é de excitação independente. De acordo com a forma de ligação entre as bobinas do indutor e do induzido nos geradores auto-excitados, diz-se que estes têm excitação dos tipos:
série: quando as bobinas excitadoras são constituídas por poucas espiras de fio e ligadas em série com o induzido;
shunt ou paralelo: quando o indutor e o induzido são ligados em derivação;
compound: quando existem bobinas excitadoras ligadas em série e em paralelo com o induzido. Este é o tipo de excitação mais comumente usado nos dínamos.
Analogamente aos dínamos, os alternadores podem ter enrolamento imbricado ou ondulado. Podem ainda ter enrolamento em espiral e em cadeia. Naquele, as bobinas de um mesmo grupo são ligadas de tal maneira que o bobinamento final tem forma de espiral. Quanto ao número de fases, os alternadores podem ser monofásicos, difásicos e trifásicos. Os geradores monofásicos são atualmente muito raros, já que a corrente monofásica pode ser obtida a partir de geradores trifásicos.
Ainda se podem citar alguns tipos especiais de dínamos de uso relativamente reduzido: o unipolar ou homopolar,
o gerador de três escovas e o de polo diversor. Em linhas gerais, a construção de dínamos é semelhante à dos alternadores. A principal diferença está no coletor segmentado para retificação da corrente gerada no induzido. Esse dispositivo é inexistente nos alternadores, já que, nesse caso, não há necessidade de se ter uma retificação da corrente gerada.
A outra diferença marcante está no campo indutor. O dínamo emprega o sistema de campo estacionário, enquanto o alternador é quase sempre de campo giratório. Isso torna possível a obtenção de maior potência elétrica, reduz a necessidade de manutenção para assegurar o bom contato entre escovas e anéis coletores e requer meios mais simples para fazer a ligação com o circuito externo.
O dínamo é formado das seguintes partes principais: carcaça, núcleo e peças polares, núcleo do induzido ou armadura, induzido, coletor, escovas, porta-escovas, eixo e mancais. A carcaça é o suporte mecânico da máquina e serve também como cobertura externa. É normalmente construída de aço ou ferro fundido. Os polos são feitos de aço-silício laminado, para reduzir ao máximo as perdas por corrente de Foucault, e as bobinas de campo são de fios de cobre. A armadura, peça que aloja as bobinas do induzido, é de aço laminado e possui condutores internos por onde se faz o resfriamento da máquina.
O coletor consiste numa série de segmentos de cobre ou bronze fosforoso, isolados entre si por finíssimas lâminas de mica, que têm a forma externa perfeitamente cilíndrica. Ao coletor são soldados os terminais das bobinas do induzido. As escovas, órgãos que coletam a corrente retificada no coletor, são de carvão e grafita ou metal e grafita. O porta-escovas é a armação metálica que mantém ajustadas as escovas de encontro ao coletor.
Os mancais mais usados são os do tipo de luva, lubrificados por óleo, ou então do tipo de esferas ou rolamentos lubrificados a graxa.   No alternador, não existe o coletor. Quando o induzido é giratório, as escovas fazem contato com anéis coletores, a partir das quais a corrente alternada gerada é transferida para o circuito externo.
Quando, ao contrário, o induzido é estacionário (caso mais frequente), o papel dos anéis coletores e escovas é conduzir a corrente contínua necessária para a excitação do campo girante. Nos alternadores de grande porte é comum a instalação, no mesmo eixo do rotor das máquinas, de um gerador de corrente contínua de menores proporções (denominado excitatriz) para o fornecimento dessa corrente.
Turbina Hidráulica
Tipo de turbina que utiliza a água como o fluido em movimento. Empregada sobretudo na geração de eletricidade, pode ser de ação ou reação.
A turbina hidráulica de impulsão é útil para aproveitar quedas d'água. A força da água que bate contra a roda faz com que esta gire. Os tubos de pressão conduzem a água até a turbina.
A Copel
A Copel foi criada em outubro de 1954, é a maior empresa do Paraná e atua com tecnologia de ponta nas áreas de geração, transmissão e distribuição de energia, além de telecomunicações.
Opera um abrangente e eficaz sistema elétrico com parque gerador próprio de usinas, linhas de transmissão, subestações, linhas e redes elétricas do sistema de distribuição e um moderno e poderoso sistema óptico de telecomunicações que integra todas as cidades do Estado.
Efetua em média, mais de 70 mil novas ligações a cada ano, atendendo praticamente 100% dos domicílios nas áreas urbanas e passa de 90% nas regiões rurais.
Copel em resumo
Comprometida com o bem-estar e o desenvolvimento, a empresa não se limita em levar somente energia elétrica à população.
Todas as unidades da Companhia estão sediadas no Brasil, distribuídas em 10 estados. Está presente no dia-a-dia das comunidades de sua área de influência ao promover o crescimento sócio-econômico, responsabilidade ambiental e o desenvolvimento sustentável.
Pioneira no Brasil em estudos e relatórios de impacto ambiental na construção de usinas hidrelétricas, a Copel vem ao longo dos anos praticando importantes ações e programas nessa área, que atestam o seu compromisso com o desenvolvimento sustentável.
Adotou as diretrizes GRI - Global Reporting Initiative - na elaboração do seu Relatório Anual e o principal resultado é a percepção e confiança do mercado, que se refletem no aumento do valor real de uma empresa.
A Copel tem suas ações negociadas nas Bolsas de Valores de São Paulo, Nova Iorque e Madri.
A Eletricidade
Uma das principais fontes de energia da civilização contemporânea é a energia elétrica. O princípio físico no qual uma das partículas atômicas, o elétron, apresenta uma carga negativa, é o fundamento dessa forma de energia, que tem uma infinidade de aplicações na vida moderna.
Eletricidade é o fenômeno físico associado a cargas elétricas estáticas ou em movimento. Seus efeitos se observam em diversos acontecimentos naturais, como nos relâmpagos, que são faíscas elétricas de grande magnitude, geradas a partir de nuvens carregadas. Confirmou-se que a energia elétrica permite explicar grande quantidade de fenômenos físicos e químicos.
A constituição elétrica da matéria se fundamenta numa estrutura atômica em que cada átomo é composto por uma série de partículas, cada uma com  determinada carga elétrica. Por isso se define carga elétrica como propriedade característica das partículas que constituem as substâncias e que se manifesta pela presença de forças. A carga elétrica pode ser positiva ou negativa.
Primeiras noções
Nas civilizações antigas já eram conhecidas as propriedades elétricas de alguns materiais. A palavra eletricidade deriva do vocábulo grego elektron (âmbar), como conseqüência da propriedade que essa substância tem de atrair partículas de pó, quando em atrito com fibras de lã.
O cientista inglês William Gilbert, primeiro a estudar sistematicamente a eletricidade e o magnetismo, verificou que outros materiais, além do âmbar, adquiriam, quando atritados, a propriedade de atrair outros corpos. Ele chamou a força observada de elétrica.
A essa eletrificação atribuiu a existência de um "fluido" que, depois de removido de um corpo por fricção, deixava uma "emanação". Embora a linguagem utilizada seja curiosa, as noções de Gilbert se aproximam dos conceitos modernos, desde que a palavra fluido seja substituída por "carga", e emanação por "campo elétrico".
No século XVIII, o francês Charles François de Cisternay Du Fay comprovou a existência de dois tipos de força elétrica: uma de atração, já conhecida, e outra de repulsão. Suas observações foram depois organizadas por Benjamin Franklin, que atribuiu sinais - positivo e negativo - para distinguir os dois tipos de carga. Nessa época, já haviam sido reconhecidas duas classes de materiais: isolantes e condutores.
Foi Benjamin Franklin quem demonstrou, pela primeira vez, que o relâmpago é um fenômeno elétrico, com sua famosa experiência com uma pipa. Ao empinar a pipa num dia de tempestade, conseguiu obter efeitos elétricos através da linha e percebeu, então, que o relâmpago resultava do desequilíbrio elétrico entre a nuvem e o solo.
A partir dessa experiência, Franklin produziu o primeiro pára-raios. No final do século XVIII, importantes descobrimentos no estudo das cargas estacionárias foram conseguidos com os trabalhos de Joseph Priestley, Lord Henry Cavendish, Charles-Augustin de Coulomb e Siméon-Denis Poisson. Os caminhos estavam abertos e em poucos anos os avanços dessa ciência foram espetaculares.
Alessandro Volta, fundador da eletricidade moderna, apresenta seus experimentos a Napoleão Bonaparte. A pilha inventada pelo físico italiano proporcionou um meio de produzir corrente elétrica.
Modelo da pilha de Volta, invenção utilizada por outros cientistas como fonte de corrente elétrica  fins práticos. (Deutsche Museum - Munique)
Thomas Alva Edison
Em 1800, o conde Alessandro Volta inventou a pilha elétrica,
ou bateria, logo transformada por outros pesquisadores em fonte de corrente elétrica de aplicação prática. Em 1820, André-Marie Ampère demonstrou as relações entre correntes paralelas e, em 1831, Michael Faraday fez descobertas que levaram ao desenvolvimento do dínamo, do motor elétrico e do transformador.
As pesquisas sobre o poder dos materiais de conduzir energia estática, iniciadas por Cavendish em 1775, foram aprofundadas na Alemanha pelo físico Georg Simon Ohm. Publicada em 1827, a lei de Ohm até hoje orienta o desenho de projetos elétricos. James Clerk Maxwell encerrou um ciclo da história da eletricidade, ao formular as equações que unificam a descrição dos comportamentos elétrico e magnético da matéria.
O aproveitamento dos novos conhecimentos na indústria e na vida cotidiana se iniciou no fim do século XIX. Em 1873, o cientista belga Zénobe Gramme demonstrou que a eletricidade pode ser transmitida de um ponto a outro através de cabos condutores aéreos. Em 1879, o americano Thomas Edison inventou a lâmpada incandescente e, dois anos depois, construiu, na cidade de Nova Iorque, a primeira central de energia elétrica com sistema de distribuição. A eletricidade já tinha aplicação, então, no campo das 
comunicações, com o telégrafo e o telefone elétricos e, pouco a pouco, o saber teórico acumulado foi introduzido nas fábricas e residências.
O descobrimento do elétron por Joseph John Thomson, na década de 1890, pode ser considerado o marco da passagem da ciência da eletricidade para a da eletrônica, que proporcionou um avanço tecnológico ainda mais acelerado.
Natureza elétrica da matéria 
Segundo a visão atomista do universo, todos os corpos são constituídos por partículas elementares que formam átomos. Estes, por sua vez, se enlaçam entre si para dar lugar às moléculas de cada substância. As partículas elementares são o próton e o nêutron, contidos no núcleo, e o elétron, que gira ao seu redor e descreve trajetórias conhecidas como órbitas.
A carga total do átomo é nula, ou seja, as cargas positiva e negativa se compensam porque o átomo possui o mesmo número de prótons e elétrons - partículas com a mesma carga, mas de sinais contrários. Os nêutrons não possuem carga elétrica. Quando um elétron consegue vencer a força de atração do núcleo, abandona o átomo, que fica, então, carregado positivamente.
Livre, o elétron circula pelo material ou entra na configuração de outro átomo, o qual adquire uma carga global negativa. Os átomos que apresentam esse desequilíbrio de carga se denominam íons e se encontram em manifestações elétricas da matéria, como a eletrólise, que é a decomposição das substâncias por ação da corrente elétrica.
A maior parte dos efeitos de condução elétrica, porém, deve-se à circulação de elétrons livres no interior dos corpos. Os prótons dificilmente vencem as forças de coesão nucleares e, por isso, raras vezes provocam fenômenos de natureza elétrica fora dos átomos.
De maneira geral, diante da energia elétrica, as substâncias se comportam como condutoras ou isolantes, conforme transmitam ou não essa energia. Os corpos condutores se constituem de átomos que perdem com facilidade seus elétrons externos, enquanto as substâncias isolantes possuem estruturas atômicas mais fixas, o que impede que as correntes elétricas as utilizem como veículos de transmissão.
Os metais sólidos constituem o mais claro exemplo de materiais condutores. Os elétrons livres dos condutores metálicos se movem através dos interstícios das redes cristalinas e assemelham-se a uma nuvem. Se o metal se encontra isolado e carregado eletricamente, seus elétrons se distribuem de maneira uniforme sobre a superfície, de forma que os efeitos elétricos se anulam no interior do sólido. Um material condutor se descarrega imediatamente ao ser colocado em contato com a terra.
A eletrização de certos materiais, como o âmbar ou o vidro, se deve a sua capacidade isolante pois, com o atrito, perdem elétrons que não são facilmente substituíveis por aqueles que provêm de outros átomos. Por isso, esses materiais conservam a eletrização por um período de tempo tão mais longo quanto menor for sua capacidade de ceder elétrons.
Eletrostática
A parte da eletricidade que estuda o comportamento de cargas elétricas estáticas no espaço é conhecida pelo nome de eletrostática. Ela desenvolveu-se precocemente dentro da história da ciência e se baseia na observação das forças de atração ou repulsão que aparecem entre as substâncias com carga elétrica.
Estudos quantitativos de eletrostática foram feitos separadamente por Coulomb e Cavendish. A chamada lei de Coulomb estabelece que as forças de atração ou repulsão entre partículas carregadas são diretamente proporcionais às quantidades de carga dessas partículas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa. Determinada de forma empírica, essa lei só é válida para cargas pontuais em repouso. Sua expressão matemática é:
F = k'  Q  Q' ------------ r²         
Q e Q' indicam a grandeza das cargas, r é a distância entre elas e k é a constante de proporcionalidade ou constante dielétrica, cujo valor depende do meio em que se acham imersas as partículas elétricas. A direção das forças é paralela à linha que une as cargas elétricas em questão. O sentido depende da natureza das cargas: se forem de sinais contrários, se atraem; se os sinais forem iguais, se repelem. A unidade de carga da lei de Coulomb recebe a denominação de coulomb no sistema internacional. A força se expressa em newtons e a distância, em metros.
Campo elétrico
Com o desenvolvimento da eletricidade como ciência, a física moderna abandonou o conceito newtoniano de força como causa dos fenômenos e introduziu a noção de campo. A liberação das partículas passou a ser associada às diferenças de níveis energéticos e não à ação direta de forças.
Define-se campo elétrico como uma alteração introduzida no espaço pela presença de um corpo com carga elétrica, de modo que qualquer outra carga de prova localizada ao redor indicará sua presença. Por meio de curvas imaginárias, conhecidas pelo nome de linhas de campo, visualiza-se a direção da força gerada pelo corpo carregado.
As características do campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo do espaço afetado. Se a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa introduzida nele se moverá, espontaneamente, pela aparição de uma atração eletrostática.
Pode-se imaginar o campo como um armazém de energia causadora de possíveis movimentos. É usual medir essa energia por referência à unidade de carga, com o que se chega à definição de potencial elétrico, cuja magnitude aumenta em relação direta com a quantidade da carga geradora e inversa com a distância dessa mesma carga.
A unidade de potencial elétrico é o volt, equivalente a um coulomb por metro. A diferença de potenciais elétricos entre pontos situados a diferentes distâncias da fonte do campo origina forças de atração ou repulsão orientadas em direções radiais dessa mesma fonte.
A intensidade do campo elétrico se define como a força que esse campo exerce sobre uma carga contida nele. Dessa forma, se a carga de origem for positiva, as linhas de força vão repelir a carga de prova, e ocorrerá o contrário se a carga de origem for negativa. Diz-se, portanto, que as cargas positivas são geradoras de campos magnéticos e as negativas, de sistemas de absorção ou sumidouros.
Dielétricos 
As substâncias dielétricas (que isolam eletricidade) se distinguem das condutoras por não possuírem cargas livres que possam mover-se através do material, ao serem submetidas a um campo elétrico. Nos dielétricos, todos os elétrons estão ligados e por isso o único movimento possível é um leve deslocamento das cargas positivas e negativas em direções opostas, geralmente pequeno em comparação com as distâncias atômicas.
Esse deslocamento, chamado polarização elétrica, atinge valores importantes em substâncias cujas moléculas já possuam
um ligeiro desequilíbrio na distribuição das cargas. Nesse caso, se produz ainda uma orientação dessas moléculas no sentido do 
campo elétrico externo e se constituem pequenos dipolos elétricos que criam um campo característico. O campo é dito fechado quando suas linhas partem do pólo positivo e chegam ao negativo.
O campo elétrico no interior das substâncias dielétricas contém uma parte, fornecida pelo próprio dielétrico em forma de polarização induzida e de reorientação de suas moléculas, que modifica o campo exterior a que está submetido. O estudo dos dielétricos adquire grande relevância na construção de dispositivos armazenadores de energia elétrica, também conhecidos como condensadores ou capacitores Estes constam basicamente de duas placas condutoras com potencial elétrico distinto, entre as quais se intercala a substância dielétrica.
Cria-se um campo elétrico entre as placas, incrementado pela polarização do dielétrico que armazena energia. A capacidade de armazenamento de um condensador se avalia mediante um coeficiente - conhecido como capacitância - que depende de suas características físicas e geométricas. Essa grandeza tem dimensões de carga por potencial elétrico e se mede comumente em faradays (coulombs por volts).
Circuitos elétricos e forças eletromotrizes
Do estudo da eletrólise - intercâmbio eletrônico e energético entre substâncias químicas normalmente dissolvidas - surgiram as primeiras pilhas ou geradores de corrente. Sua aplicação em circuitos forneceu dados fundamentais sobre as propriedades elétricas e magnéticas da matéria.
Uma carga introduzida num campo elétrico recebe energia dele e se vê impelida a seguir a direção das linhas do campo. O movimento da carga é provocado físico, segundo o qual todo corpo alcança o equilíbrio em seu estado de energia mínima. Portanto, a carga tende a perder a energia adquirida, ao movimentar-se para áreas menos energéticas.
Em termos elétricos, o movimento das cargas é provocado por diferenças de potencial elétrico no espaço, e as partículas carregadas se dirigem de zonas de maior para as de menor potencial. Nessa propriedade se fundamentam as pilhas e, em geral, todos os geradores de corrente, que consistem em duas placas condutoras com potenciais diferentes.
A ligação, por um fio, dessas duas placas chamadas eletrodos produz uma transferência de carga, isto é, uma corrente elétrica, ao longo do circuito. A grandeza que define uma corrente elétrica é sua intensidade, que é a quantidade de cargas que circulam através de uma seção do filamento condutor numa unidade de tempo. A unidade de intensidade da corrente é o ampère (coulomb por segundo).
Muitos físicos, entre eles Gay-Lussac e Faraday, pesquisaram as relações existentes entre a tensão e a corrente elétricas. Georg Simon Ohm estudou as correntes elétricas em circuitos fechados e concluiu que as intensidades resultantes são diretamente proporcionais à diferença de potencial fornecida pelo gerador.
A constante de proporcionalidade, denominada resistência elétrica do material e medida em ohms (volts por ampères), depende das características físicas e geométricas do condutor. Neste contexto, dispõem-se de diferentes recursos que permitem a regulagem e controle das grandezas elétricas. Assim, por exemplo, a ponte de Wheatstone se emprega para determinar o valor de uma resistência não conhecida e as redes elétricas constituem circuitos múltiplos formados por elementos geradores e condutores de resistências distintas.
Efeitos térmicos da eletricidade
A passagem de cargas elétricas em grande velocidade, através de condutores, origina uma perda parcial de energia em função do atrito. Essa energia se desprende em forma de calor e, por isso, um condutor sofre aumento de temperatura quando a corrente elétrica circula através dele.
James Joule calculou as perdas de uma corrente num circuito, provocadas pelo atrito. Nesse fenômeno, denominado efeito Joule, fundamentam-se algumas aplicações interessantes da eletricidade, como as resistências das estufas. O efeito também ocorre no filamento incandescente - fio muito fino de tungstênio ou material similar que emite luz quando aumenta a temperatura - utilizado nas primeiras lâmpadas de Edison e nas atuais lâmpadas elétricas.
Deve-se ao efeito Joule a baixa rentabilidade industrial do sistema de correntes contínuas, em função das elevadas perdas que se verificam. Esse problema foi solucionado com a criação de geradores de corrente alternada, nos quais a intensidade elétrica varia com o tempo.
Aplicações
A principal vantagem oferecida por uma rede elétrica é a facilidade de transporte de energia a baixo custo. Diversas formas de energia, tais como a hidráulica e a nuclear, transformam-se em elétricas, mediante eletroímãs de orientação variável que produzem correntes alternadas. Essas correntes são conduzidas com o auxílio de cabos de alta tensão, com milhares de volts de potência.
Normalmente, a eletricidade é utilizada como fonte de energia em diversos tipos de motores com múltiplos usos, cuja enumeração seria interminável: eletrodomésticos, calefação, refrigeração de ar, televisão, rádio, entre outros. Nos centros de telecomunicação, a corrente elétrica funciona como suporte energético codificado que viaja por linhas de condução para ser decifrado por aparelhos de telefonia, equipamentos de informática.
Energia elétrica 
Junto com as energias mecânica, química e térmica, a eletricidade compõe o conjunto de modalidades energéticas de uso habitual. De fato, como conseqüência de sua capacidade de ser transformada de forma direta em qualquer outra energia, sua facilidade de transporte e grande alcance através das linhas de alta tensão, a energia elétrica se converteu na fonte energética mais utilizada no século XX.
Ainda que a pesquisa de fontes de eletricidade tenha se voltado para campos pouco conhecidos, como o aproveitamento do movimento e da energia dos mares, as formas mais generalizadas são a hidrelétrica, obtida pela transformação mecânica da força de quedas d'água, e a térmica, constituída por centrais geradoras de energia alimentadas por combustíveis minerais sólidos e líquidos.
Desde que se passou a utilizar eletricidade como fonte energética, sua produção experimentou um crescimento vertiginoso. A importância dessa forma de energia se pode provar pelo fato de, modernamente, os países mais industrializados duplicarem o consumo de energia elétrica a cada dez anos. Entre os países de maior produção e consumo em todo o mundo estão os Estados Unidos, a Rússia, o Reino Unido e a Alemanha. Também ostentam consideráveis índices de produção os países que dispõem de importantes recursos hídricos, como o Canadá e a Noruega.
Aquecedor de água de acumulação elétrico
Mais conhecido como boiler elétrico, este aparelho proporciona excelente conforto para o banho, além de outras aplicações domésticas para a água quente.
Principais vantagens
Segurança: não utiliza gás ou fogo para o aquecimento da água e, também  por  isso,  não  é poluente;
Praticidade: o fornecimento da energia elétrica é automático e constante;
Conforto: o volume e a temperatura da água são controlados facilmente e com total precisão;
Garantia   de  qualidade:  estes  aparelhos  já  são  etiquetados  pelo  Inmetro,  quando  são avaliados  os  quesitos  de  segurança  elétrica,  volume  de  água,  pressão  do  reservatório  e eficiência;
Simultaneidade:  por  se  tratar  de  um  reservatório  de  água  pré-aquecida  ele  permite  a utilização da água quente em dois ou mais pontos simultaneamente;
Durabilidade: os de aço inox 304 são os mais duráveis, podendo ultrapassar a dez anos de durabilidade.
Principais características
Os  materiais  normalmente utilizados no reservatório interno são o aço inox 304, o aço carbono e o cobre. No revestimento externo é utilizado o aço inox ou o alumínio;
O isolamento térmico é feito normalmente com espuma de poliuretano expandido ou manta de lã mineral;
Há modelos horizontais e verticais, que se  adaptam  a  cada  tipo  de  necessidade e espaço disponível, para instalação em casas e apartamentos. Os  modelos de alta pressão são utilizados quando a pressão da água fria que entra no boiler elétricoé  muito alta, assim como os de baixa pressão servem para os casos em que a pressão é menor.
Dicas para dimensionamento, instalação e manutenção
O correto dimensionamento do boiler é determinante do conforto que será obtido, em  termos de volume e temperatura da água. Para isso deve-se seguir as recomendações  do fabricante.  É bom  lembrar  que   o   superdimensionamento ocasiona   maior custo de utilização, e o subdimensionamento reduz o nível de conforto proporcionado pelo aparelho.
Em casas pode-se instalar o boiler sobre a laje, sem necessidade de  embutir  completamente a tubulação de água quente.
Para reduzir a queda da temperatura da água ao longo da tubulação deve-se instalar  o boiler elétrico o mais perto possível dos pontos de utilização da água quente e, também, utilizar isolamento térmico na tubulação da água quente.
Nunca ligue o boiler elétrico vazio à rede elétrica. Verifique antes se ele  está  vazio  ou  não, abrindo as torneiras de água quente.
Para proteção do tanque interno de aço inox contra corrosão, e prolongamento da vida útil do reservatório de água, o aparelho é equipado com um ânodo de magnésio. Recomenda-se que a cada ano seja feita inspeção neste dispositivo e, se este apresentar acentuado desgaste, deve-se providenciar a sua troca. Os modelos que possuem o reservatório interno em cobre dispensam o ânodo de magnésio.
Chuveiro Elétrico
Os chuveiros elétricos são os aparelhos mais utilizados para o aquecimento de água para banho, devido a praticidade de utilização, a segurança, e a grande variedade de modelos existente no mercado, dos mais simples aos mais sofisticados, com opções de acabamentos e, principalmente, potências, o que garante banhos confortáveis em todas as estações do ano.
Os de maior potência são especialmente necessários nos dias de inverno rigoroso, quando as duchas mais simples e menos potentes não conseguem aquecer a água na temperatura adequada para se ter um banho confortável e relaxante.
Alguns modelos possuem pressurizador de água, o que é ideal para casas térreas, sobrados e apartamentos de cobertura, porque aumenta a pressão da água, proporcionando um banho com maior volume de água.
Os modelos mais sofisticados vêm com comando eletrônico de temperatura, que possibilitam ajuste fino com múltiplas opções de temperaturas, mesmo com o chuveiro ligado, proporcionando a temperatura ideal para o banho desejado.
É recomendável limpar os orifícios de saída da água periodicamente, pois, com o passar do tempo eles ficam obstruídos pelo acúmulo de resíduos minerais que existem na água encanada, principalmente em casas novas ou que foram reformadas recentemente. Antes de iniciar a limpeza, desligue o disjuntor ou chave-fusível no quadro de distribuição de energia elétrica do circuito no qual a ducha está instalada. Utilize somente pano úmido para a limpeza ou uma escova, pois o uso de produtos abrasivos pode danificar o aparelho. Certifique-se da limpeza total, observando a desobstrução de todos os orifícios, o que lhe proporcionará um banho mais agradável.
Para evitar riscos de choques elétricos, conecte o fio terra do produto a um sistema de aterramento.
Escolha um produto de marca conhecida e com o selo do INMETRO, que garante um produto de qualidade.
Verifique a potência da ducha para dimensionar corretamente a instalação elétrica necessária. A instalação elétrica deve ser feita por um eletricista qualificado. Nunca se deve modificá-la ou improvisar sua ligação junto aos cabos de luz, pois isto pode vir a provocar incêndio.
Não reaproveite uma resistência da ducha queimada, pois isto aumenta o consumo.
Somente mude a posição da chave da sua ducha com os pés calçados e secos, e com a ducha desligada.
Copel recomenda: siga sempre as orientações do fabricante para instalação, utilização e manutenção do seu aparelho elétrico. 
Pressurizador de Água Elétrico
Os pressurizadores são a solução mais econômica para problemas de pressão de água em casas térreas, sobrados e apartamentos de cobertura. São adaptáveis em qualquer ducha elétrica.
Existem modelos individuais, que devem ser instalados acoplados à ducha e são de menor potência - aproximadamente 65 W, ou centrais, que podem ser instalados na entrada da rede hidráulica da residência ou em parte dela, de forma a aumentar a pressão da água de toda a rede ou de parte dela apenas, estes são de maior potência e chegam até 1/2 CV.
Acionam automaticamente ao se abrir o registro da água. Possuem chave liga e desliga: podem ser desligados em dias mais frios para reduzir o volume de água e aumentar a temperatura. Produzem baixo nível de ruído.
A instalação deve sempre ser efetuada por profissional habilitado. Siga sempre as orientações do fabricante quanto à instalação elétrica e hidráulica, utilização e manutenção do seu pressurizador elétrico.
Copel recomenda: siga sempre as orientações do fabricante para instalação, utilização e manutenção do seu aparelho elétrico.
Torneira elétrica
A torneira elétrica faz com que lavar a louça fique mais fácil e agradável.
Para maior comodidade e eficiência, oferece água em três temperaturas: fria, morna e quente, que eliminam gorduras economizando tempo, água e detergente.
Os modelos mais recentes possuem resistência de aquecimento anti-choque blindadas, para garantir segurança e maior durabilidade, além de serem projetadas para não terem vazamentos devido a perfeita vedação, proporcionando acionamento suave e eficaz, tanto na abertura como no fechamento.
Existem produtos no mercado com desempenho aprovado pelo Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) do INMETRO.
Possui sistema de aterramento o que garante segurança total ao usuário.
A instalação deve sempre ser efetuada por profissional habilitado.
Copel recomenda: siga sempre as orientações do fabricante para instalação, utilização e manutenção do seu aparelho elétrico.
Iluminação e suas informações
Conforto
Conforto, funcionalidade e estética. Estes são os três pontos de partida para se chegar a um bom resultado na iluminação de um ambiente.
Estes fatores devem ser combinados com outros três elementos fundamentais na execução de um projeto de iluminação: eficiência, segurança e custos.
Aqui você vai encontrar noções básicas sobre iluminação, natural e artificial, dicas sobre consumo, tipos de lâmpadas e muitas outras informações.
Uma boa iluminação não precisa ser uniforme nem constante. Deve-se levar em consideração a regra: o mais importante é iluminar o objeto e não os olhos de quem o observa.
A iluminação é responsável por até 20% do consumo total de energia elétrica de uma residência. Utilize ao máximo a luz natural.
Ofuscamento: A causa mais comum para o incômodo visual é o ofuscamento. Outra causa, ainda, é a oscilação muito rápida, que pode ocorrer com a luz fria. Abaixo, alguns 
cuidados necessários ao conforto visual. Ofuscamento é a luz excessiva sobre os olhos. O ofuscamento é causado por uma fonte de luz, direta ou indireta, que se encontra numa posição tal que seja percebida pelos nossos olhos. Se imaginarmos a direção para onde olhamos como o eixo de um cone, qualquer objeto situado dentro de um ângulo de 30° para cada lado é, normalmente, percebido. Toma os tipos desabilitador e doloroso.
Oscilação: A luz piscando em alta velocidade, como a luz estroboscópica, pode causar desconforto. As lâmpadas fluorescentes (luz fria) que ainda utilizam os reatores eletromagnéticos, assim como as lâmpadas halógenas, piscam de acordo com a 
frequência da rede elétrica alternada (50 ou 60 vezes por segundo). Embora não possamos perceber este fato, nossos olhos o percebem e sofrem cansaço. Por esta razão, em instalações antigas de lâmpadas fluorescentes, é conveniente combiná-las
com luz 
lincandescente. Em instalações novas, deve se optar por um reator eletrônico que compense este efeito.
Cuidados
Ao jogar fora uma lâmpada, deve-se observar os aspectos ambientais. As lâmpadas nem sempre são objetos toleráveis pela saúde humana.
Lâmpadas fluorescentes (em tubo, compactas e circulares), lâmpadas halógenas e de vapores metálicos contém mercúrio gasoso no seu interior, em estado líquido no fundo do bulbo e em estado sólido na superfície interna do vidro.
Prejudicial à saúde, por ser tóxico ao sistema nervoso e ao meio ambiente, o mercúrio deve ser reciclado em instalações adequadas.
Outros produtos das lâmpadas usadas são o vidro, reaproveitado pela indústria de vidro, e o pó de chumbo que recobre o vidro.
Lâmpadas incandescentes não possuem partes perigosas ao meio ambiente, todavia, dada a quantidade em uso e a relativa vida útil no Brasil, vale a pena reciclar seus materiais.
Tipos de Lâmpadas
Conheça os tipos de lâmpadas disponíveis no mercado:
1. Incandescentes: são as lâmpadas usadas na iluminação residencial que emitem luz a partir de um filamento incandescente. Ou seja, na lâmpada incandescente, a eletricidade passa por um filamento que, ao esquentar, emite luz visível. Têm uma eficiência luminosa muito baixa, da ordem de 12 lm/W. Seu custo é baixo, mas sua vida útil também, cerca de 1.000 h.
Em ambientes amplos, frequentados por muitas pessoas, seu uso deve ser pensado com cuidado, pois além de desperdiçar energia na iluminação, podem estar colaborando para elevar a carga térmica, acarretando mais gastos ainda com ar-condicionado. As lâmpadas incandescentes podem ser adaptadas a um dimmer e têm uma ótima reprodução das cores (IRC acima de 95). Através da Portaria Interministerial 1.007, de 31/12/2010, foi instituído um nível mínimo de eficiência energética a ser atendido pelas lâmpadas fabricadas ou comercializadas em território nacional. Por conta desta Portaria, é proibida no Brasil a comercialização de lâmpadas incandescentes acima de 60W. O objetivo é 
eliminar completamente a lâmpada incandescente comum do mercado até junho de 2017.
2. Fluorescentes: um gás ionizado emite radiação ultravioleta que, incidindo sobre uma camada fluorescente na superfície dos tubos de vidro, transforma-se em luz visível. As lâmpadas fluorescentes necessitam de um reator para seu funcionado, é possível encontrar modelos com reatores externos ou integrados. Possuem grande versatilidade em termos de aplicação, podendo ser utilizadas tanto em residências quanto em empresas. Possuem uma vida útil mais elevada se comparada com a lâmpada incandescente (cerca de 7.500 h) e sua eficiência luminosa é cinco vezes maior: superam os 70 lm/W, porém com uma reprodução de cores inferior (IRC entre 70 e 85).
3. Halógenas: com 25% a 40% de redução no consumo em relação às incandescentes, também permitem uma perfeita reprodução de cores (IRC acima de 95). As lâmpadas halógenas são compactas e portanto adequadas à montagem de vitrines e à decoração em geral. Sua vida útil é de 2.000 h e admitem o uso de dimmers.
4. Dicróicas: são um aperfeiçoamento das lâmpadas halógenas por terem um refletor capaz de concentrar o facho luminoso e ao mesmo tempo mandar para trás parte do calor emitido. Têm vida útil de cerca de 3.000 h e elevada reprodução de cores (ICR acima de 95). Podem ser adaptadas a um dimmer.
5. Vapor de mercúrio: é uma lâmpada de reação (processo semelhante ao das fluorescentes). Seu índice de reprodução de cores é baixo (IRC entre 40 e 60) e sua vida útil em torno de 24.000 h. Emite cerca de 55 lm/W. Utilizada tradicionalmente na iluminação pública, emite luz branca. Exige base especial.
6. De sódio, baixa pressão: é uma lâmpada de reação (processo semelhante ao das fluorescentes), atingindo cerca de 130 lm/W. Sua vida útil é de 14.000 a 24.000 h e possui baixa reprodução de cores (IRC 20). Por ser robusta e relativamente barata, vem sendo largamente empregada na iluminação pública. Exige base especial.
7. De sódio, alta pressão: é uma lâmpada de reação (processo semelhante ao das fluorescentes). Possui a vantagem de uma melhor reprodução de cores em relação à de vapor de sódio de baixa pressão, porém menor eficiência e vida útil mais curta. Exigem base especial.
8. Mista: combina uma incandescente e um tubo de descarga com alta pressão. Funciona em tensão de 220 V, sem reator. Emite cerca de 25 lm/W, com baixa reprodução de cores (IRC 60). Possui vida útil de cerca de 6.000 h.
9. Fluorescentes compactas: São lâmpadas fluorescentes com o tubo em "U", simples, duplo ou triplo (estes últimos de maior potência) ou ainda na forma circular, com o mesmo formato de bocal das incandescentes comuns (E27).
Emitem cerca entre 50 e 70 lm/W, com alta reprodução de cores (ICR entre 80 e 90). Representam uma economia de energia em torno de 75% a 80% em relação às lâmpadas incandescentes. Não aceitam dimmer.
10. Multivapores metálicos: têm grande fluxo luminoso e alta eficiência, produzindo muita luz para pouco calor. Atingem os 90 lm/W. Sua vida útil varia entre 8.500 e 15.000 h e possuem boa reprodução de cores (IRC entre 70 e 90). Exigem base especial.
11. LED: consiste em um material semicondutor que, quando energizado, emite luz visível. Os modelos encontrados comercialmente atingem geralmente entre 80 e 100 lm/W, com vida útil superior a 15.000 h, podendo variar muito de acordo com cada fabricante. Possuem boa reprodução de cores (IRC entre 80 e 95).
Custos
Dividimos o custo global em quatro componentes: custos fixos, custos de operação, custos de manutenção e depreciação.
É importante estudá-los, pois um produto que é mais barato no momento da compra (custo fixo baixo) pode significar altas despesas durante o uso (alto custo de operação e manutenção). Além disso, pode durar pouco (reposição).
Custos fixos: estes custos se referem às instalações elétricas. Compreendem caixas de disjuntores, eletrodutos, fios, luminárias e lâmpadas.
Depreciação: destes componentes, pode-se considerar a vida útil das lâmpadas como sendo inferior à de todos os demais elementos, portanto sua depreciação deve ser considerada.
Custos de operação: referem-se à energia consumida. As lâmpadas servem para transformar a energia elétrica em luz e também em calor. Quanto mais luz e menos calor uma lâmpada produzir, mais eficiente ela será. A conta de energia mede não a quantidade de luz produzida, mas a quantidade de energia elétrica consumida.
A tabela a seguir mostra a quantidade de luz que cada tipo de lâmpada produz, em Lumen / W. 
	Tipo de lâmpada
	Lumen / W
	Incandescente
	12
	Fluorescente compacta
	70
	Fluorescente de tubo
	60
	Halógena
	15 / 17
	Dicróica
	25
	Mista
	25
	Vapor de sódio
	130
	Vapor de mercúrio
	55
	Multivapor metálico
	90
Custos de depreciação: nas instalações elétricas, os componentes mais importantes, que devem ser substituídos ao longo do tempo são as lâmpadas. Ao se comparar o preço de diferentes lâmpadas, é importante considerar a vida útil de cada uma delas.
Custos de manutenção: estes custos referem-se à revisão periódica das instalações elétricas, principalmente as externas, limpeza das luminárias (elementos translúcidos e reflexivos) e superfícies que compõem o entorno visual e devem ter sua pintura conservada. Variam, portanto, de caso a caso.
Estética
Além de preservar o conforto e atender às exigências concretas de diferentes atividades de trabalho ou lazer, a iluminação pode ganhar uma beleza própria e com isso proporcionar satisfação.
Quando se ilumina um ambiente de maneira incorreta é fácil prever que as pessoas dentro dele não irão desempenhar suas tarefas conforme as expectativas.
Mas também quando ele se ilumina demais, o resultado não é satisfatório.
Um ambiente é iluminado com alguma finalidade objetiva, ou para adquirir uma forma de expressão própria. De certa maneira, esta afirmação deve valer para cada porção do ambiente.
Se em muitos locais a iluminação está sobrando porque simplesmente sobrou, o 
ambiente poderá estar desequilibrado, empobrecido, descaracterizado. Todavia, é certo que a transição entre diferentes espaços de utilidade não deve envolver excessivos contrastes e forçar a acomodação visual. É conveniente lembrar que a percepção dos limites escuros aumenta uma sensação de aconchego.
Elementos diversos podem enriquecer um ambiente: pontos, linhas, superfícies e volumes; proporção, ritmo, contrastes, conjuntos, cor, dinâmica. Uma boa composição pode, além da satisfação visual, evocar ideias, sentimentos, associações e significados.
Funcionalidade
Uma boa iluminação dá mais importância às regiões para onde as pessoas olham numa determinada atividade. Estas regiões são mais claras, deixando as outras mais escuras. Por exemplo, o palco de um teatro recebe mais luz do que a plateia.
As pessoas devem se situar dentro dos ambientes, sentindo-se seguras, confortáveis e informadas.
O reconhecimento do espaço exige uma mistura de luz espalhada e de luz dirigida. A luz espalhada torna visíveis todas as superfícies presentes no ambiente. A luz dirigida faz sombras e ajuda a perceber quais objetos estão mais próximos e quais estão mais longe. Ajuda a diferenciar superfícies lisas de superfícies ásperas.
Já a luz para tarefas visuais exige uma alta definição no plano de trabalho. Este plano é, por exemplo, a mesa, ou o quadro negro numa sala de aula. O restante só se ilumina para maior conforto, atenuando o contraste. O plano de trabalho deve ser iluminado de maneira difusa, para que não haja sombra nesta região. Diz-se que, para uma pessoa que lê e escreve, a luz deve incidir pelo lado oposto ao do braço (isto é para que o próprio braço não projete sombra sobre o papel). Na verdade, se a luz for difusa, não importa que ela venha da esquerda, da direita ou de cima.
Nível de Iluminação
Sobre o plano de trabalho, os objetos devem receber, pelo menos, luz para que sejam enxergados em seus detalhes. Utiliza-se uma medida chamada lux para testar se há ou não luz suficiente. O lux contabiliza o fluxo luminoso por metro quadrado de superfície. As recomendações em lux, para diferentes tarefas .
	Atividades
	Nível de Iluminação médio recomendado
	passar roupa
	150 lux
	ler e escrever
	300 lux
	desenhar
	500 lux
	pregar um botão
	500 lux
	montar quebra-cabeças
	1.000 lux
	Ambientes
	Nível de Iluminação médio recomendado
	áreas públicas com corredores escuros
	30 lux
	locais de permanência como: corredores, depósitos
	75 lux
	locais de tarefas visuais ocasionais: salas de espera, mesas de recpção
	150 lux
	leitura de material impresso, datilografia, escrita a tinta, trabalho bruto de maquinaria
	300 lux
	escrita com lápis mole, escritórios
	750 lux
	gravação manual, escrita com lápis duro, trabalho fina de maquinaria
	1.500 lux
	inspeção difícil, eletrônica com componentes pequenos
	3.000 lux
	montagem de microeletrônica, relojoaria, costura
	7.500 lux
Iluminação e arquitetura
Ao se planejar o aproveitamento da luz natural, é preciso prever aberturas suficientes para aproveitar toda a claridade, e não apenas a luz do sol.
Relacionamos a seguir algumas regras e cuidados especiais:
Forma dos ambientes: deve haver uma proporcionalidade entre a área das aberturas e a dimensão dos cômodos. Recomendam-se janelas e portas ocupando 1/6 da área total da planta. Se a abertura for no telhado é suficiente que tenha 1/15 da área da planta.
Controle solar: a iluminação natural deve ser cuidadosamente controlada para não elevar a carga térmica do ambiente e, com isso, aumentar o consumo de energia, através do uso de ventiladores e aparelhos de ar condicionado.
Materiais: o vidro comum, embora pareça transparente, altera o espectro da luz solar, filtrando principalmente as radiações ultravioletas e parte das infravermelhas; os 
chamados vidros de controle solar diminuem de modo considerável a transmissão de raios infravermelhos e, portanto, devem ser empregados em situações onde a área envidraçada dos ambientes traga o risco de uma elevada carga térmica. Vidros angularmente seletivos permitem o controle do ofuscamento provocado por superfícies excessivamente brilhantes na paisagem; vidros de recorte especial a laser são alternativas para redirecionar os raios de luz incidentes sobre as janelas, de modo que sejam projetados sobre os tetos dos ambientes e assim participem da iluminação de uma maneira mais racional. Vidros translúcidos diminuem a quantidade total de luz que entra, mas podem projetar a luz mais ao fundo dos ambientes. Existem materiais inovadores, como o vidro de recorte prismático, que permite o ingresso de raios de luz sem que ocorra excessiva entrada de calor no ambiente.
Bandejas de luz: são dispositivos já conhecidos há algumas décadas. Permitem o controle do ofuscamento, sem prejuízo da iluminação, que é melhorada principalmente nas regiões mais distantes da janela.
Cores: o piso, se possível, e principalmente o forro, devem ser de cores claras para permitir que a luz do entorno seja refletida e se incorpore à iluminação dos planos horizontais.
Cidades: principalmente em edifícios de apartamentos ou comerciais, deve-se promover o uso de cores claras nas paredes externas, disponibilizando mais luz aos apartamentos opostos.
Direção do facho de luz: ao iluminar objetos, deve-se encontrar uma posição para as luminárias de modo que a trajetória da luz nunca coincida com uma direção frequente do olhar das pessoas que ocupam os espaços. Tal recomendação vale também para a iluminação de fachadas, que são citadas como exemplo nas figuras.
Para evitar o ofuscamento, as esquadrias e regiões de paredes internas adjacentes a janelas devem ser de cores claras, diminuindo o contraste.
Iluminação por cômodos
Para os diferentes cômodos da casa, valem as seguintes observações
Uma recomendação inicial é que os ambientes tenham as diversas fontes de luz com acionamento independente, permitindo maior personalidade e economia.
Outra recomendação geral diz respeito à transição entre os ambientes: corredores, 
externos ou internos, devem estar iluminados com valores intermediários aos dos cômodos adjacentes, principalmente se em algum deles houver a incidência de luz natural.
Sala de visitas
A iluminação pode tornar o ambiente mais convidativo. Diferentes fontes luminosas como abajures, arandelas e refletores mirando paredes podem modificar a sensação dos limites do ambiente. Objetos decorativos podem ser iluminados por lâmpadas dicróicas, que são compactas e de facho direcionado. Associada à folhagem produz sombras agradáveis, que ajudam a quebrar a monotonia das linhas e superfícies, como no caso de um arbusto iluminado de baixo para cima, com a luz passando por entre suas folhas. Uma lâmpada halógena dentro de uma cristaleira fará os cristais brilharem, parecendo faiscar.
Sala de estar
A diversidade de usos faz com que um único lustre pendurado no centro do ambiente crie sombras radiais que, além de incômodas em algumas tarefas, são monótonas. Luzes de tarefa ajudam a iluminar áreas específicas. Ao lado da televisão, o contraste excessivo pode ser atenuado com outras fontes de luz, difusas, sem projetar luz nos olhos dos espectadores, nem sobre a tela da TV. Banhos de luz sobre as paredes, facilitados por lâmpadas halógenas de tubo, ajudam a criar sensação de espaço; um dimmer pode ajudar a atenuar tal efeito, aumentando o intimismo.
Mesa do refeitório
Uma fonte de luz situada a baixa altura - cerca de 70 cm acima da superfície - tornará a comida mais apetitosa, desde que um anteparo proteja os olhos das pessoas. É importante uma boa reprodução de cor, mas as lâmpadas halógenas e incandescentes devem ser evitadas pelo calor produzido.
Cozinha
A luz de tarefa, vinda da vertical de cima para baixo sobre balcões e não somente de uma única fonte, é importante para as diferentes
atividades de culinária e limpeza. A luz fria é recomendada quando se procura atenuar o calor. O efeito psicológico também merece ser considerado, dando-se neste caso preferência a cores frias. Todavia, se a cozinha é local 
de permanência para refeições ou conversas, a iluminação deve procurar nichos com uma luz menos agressiva e em cores quentes.
Banheiros
É importante a sensação de limpeza. A higiene pessoal requer luzes de tarefa sobre o rosto, e não sobre o espelho, o que causa ofuscamento. Luz de uma altura abaixo ou acima do rosto produz sombras cujo efeito é deformar. A luz deve ser difusa e com alta reprodução de cor para que na maquiagem não se perca a referência, tornando-a carregada. Ao invés de vir de cima, a luz deve vir de ambos os lados do espelho. O uso de um "dimmer" (controle de luminosidade) ajuda a adaptação dos olhos. Luzes de tarefa devem ser instaladas de modo a iluminar todas as áreas.
Sacadas e jardins
As lâmpadas podem iluminar os canteiros, trazendo vitalidade às plantas, além de embelezar. Em locais de refeições externas pode-se atingir maior conforto com lâmpadas que não atraem insetos. Árvores cheias, iluminadas de baixo, tornam-se agradáveis, sem ofuscar as pessoas.
Dormitórios
Cuidado especial deve ser tomado ao posicionar fontes de luz no teto e nas paredes. Deve-se ter em mente que as pessoas deitadas tendem a olhar para cima e sofrer ofuscamento. Portanto, é importante considerar o uso da luz indireta, já que nos quartos deve-se facilitar a locomoção e a leitura de cabeceira - atendidas por um abajur ou refletores. Estas últimas instalações devem ter luz fria, dada a proximidade das pessoas e a probabilidade de toque. Um circuito de iluminação ao nível do piso, ligado a um sensor de movimento, permite que uma pessoa que se levanta à noite não precise procurar o interruptor para se movimentar. Em quarto de adultos, uma coluna voltada para o teto devolve luz difusa e suave permitindo locomoção por todo o ambiente. Merece ser considerado o uso de lâmpadas incandescentes, com dimmers, adaptando-se os níveis de iluminação para se criar uma atmosfera relaxante.
Locais de trabalho
O costume de se iluminar as escrivaninhas e pranchetas de desenho com um único ponto de luz é pouco prático, produzindo sombras. O uso frequente do computador, em paralelo às tarefas de ler e escrever, requer que a iluminação de uma tarefa não atrapalhe a outra.
Recomendações
Segurança
Ao circular pelos fios, a eletricidade produz calor; tanto maior, quanto mais energia se retira de uma mesma tomada. Assim, devem-se respeitar os limites de corrente (amperagem) dos circuitos elétricos, evitando seu aquecimento, que podem provocar incêndios e danos a componentes.
Não é recomendado o uso de diversas lâmpadas a partir de tomadas previstas para eletrodomésticos, pois o limite de segurança pode ser facilmente alcançado.
Verifique sempre a corrente total do sistema (amperagem) e se a instalação está corretamente dimensionada.
Não utilize lâmpadas dicróicas abertas (sem vidro protetor) em locais com fluxo de pessoas.
Evite o benjamin; se necessário, certifique-se que a amperagem atingida não o compromete.
Jamais use de artifícios com os disjuntores, pois há perigo real de incêndio a partir do superaquecimento dos condutores elétricos.
Eficiência
É comum a tendência de se escolher esquemas de iluminação copiando-se o que já é usado em outros lugares. Recentemente, por exemplo, virou moda o uso de lâmpadas dicróicas em número abundante pelos forros de gesso.
Antes de adotar um projeto de iluminação, faça uma análise cuidadosa de seus conceitos: o que busca iluminar, como e a que custos.
Relacionamos abaixo os itens que devem ser revistos:
Instalações: devem ser feitas por um profissional habilitado, que será informado sobre todas as cargas previstas para o ambiente. O projeto deve compatibilizar as instalações com o uso pretendido. Se as instalações estiverem superdimensionadas, serão caras, e se estiverem subdimensionadas serão ineficientes, desperdiçando energia.
Lâmpadas: as lâmpadas incandescentes são de todas as menos econômicas, pois consomem energia para produzir muito calor e pouca luz. Do ponto de vista de uso de energia, as fluorescentes compactas são muito mais econômicas, além de durarem mais. 
Ao selecionar o tipo de lâmpada, é importante que se considere a voltagem nominal, ou seja, a voltagem na qual elas devem funcionar com a máxima durabilidade.
Luminárias: não basta somente tomar a lâmpada mais econômica e colocá-la numa luminária inadequada. O conjunto lâmpada + luminária deve ser escolhido com base no seguinte critério. Projetar a luz em direção às superfícies que se quer iluminar e
Ocultar as lâmpadas, de modo que não sejam vistas pelas pessoas presentes no ambiente, em pé ou sentadas. No caso de quartos, é ainda importante que a fonte de luz não seja visível às pessoas deitadas.
Reatores: deve-se dar preferência aos modernos reatores eletrônicos que, além de econômicos, não causam o efeito estroboscópico que produz cansaço na vista das pessoas
Interruptores: podem ser grandes aliados da economia de energia se forem facilmente acessíveis e operados. Sensores de presença são recomendados. A automação programada por "timer" também é aliada da economia de energia, evitando o desperdício.
Climatização e seus aparelhos
Ambientes domésticos e pequenos ambientes comerciais
Para viver melhor e com mais conforto em casa ou no trabalho, muitas vezes precisamos controlar a temperatura ambiente, a ventilação, a umidade e a pureza do ar. Isto é, buscamos o conforto térmico e as condições climáticas ideais, que variam de acordo com as nossas atividades.
Por exemplo, para dormir precisamos de certas condições de temperatura, umidade, ventilação e pureza do ar. Ao trabalhar, estas condições mudam. E ao assistir TV, mudam novamente. Isto também vale para os animais e as plantas, e até mesmo para as máquinas (as salas de computadores, em geral, são climatizadas).
O custo para climatizar um ambiente depende de diversos fatores. Além do clima local, é necessário considerar como a casa ou o prédio se comportam neste clima.
A arquitetura é o ponto de partida. Um bom projeto e um sistema de climatização bem desenvolvidos, bem instalados e bem conservados, proporcionam conforto e economia, tanto no custo dos equipamentos quanto no consumo de energia.
Aquecimento
O condicionador de ar é uma excelente opção também para aquecimento de ambientes. Como o clima paranaense requer refrigeração no verão e aquecimento no inverno o ideal é utilizar os modelos com ciclo reverso, ou seja, que podem também ser utilizados para aquecer o ambiente. Sua utilização garante a temperatura ambiente ideal, gerando conforto, produtividade, saúde e bem-estar.
Aquecedor elétrico portátil
Quando chegam os dias mais frios, é tempo de começar a pensar em soluções que mantenham o ambiente com temperatura agradável e confortável. Os aquecedores portáteis são excelente solução para a climatização de ambientes, pois são práticos devido a facilidade de locomoção e instalação nos vários ambientes onde se necessita de aquecimento, como a sala, quartos e banheiros. As temperaturas são facilmente reguláveis através de termostato, o que possibilita a manutenção de temperaturas ambientes agradáveis mesmo nos dias mais frios do ano. Os aparelhos de aquecimento local estão disponíveis em variados formatos e tamanhos.
Os benefícios da utilização dos aquecedores de ambiente são várias, entre elas podemos destacar:
deixam os ambientes agradáveis e aconchegantes em qualquer momento do dia ou da noite;
não queimam oxigênio nem ressecam o ar;
os modelos com termoventiladores são opções que podem ser aproveitados como ventiladores normais no verão;
podem ser utilizados no banheiro, tornando o banho ainda mais relaxante;
possuem dispositivo de segurança que provoca o desligamento do aparelho em caso de queda acidental;
contribuem para evitar
resfriados e gripes, principalmente, em crianças e pessoas idosas, pois mantêm a temperatura em níveis adequados ao organismo.
Todos são eficazes mas todos eles têm características muito próprias, conforme descrições a seguir:
Radiadores a óleo
São muito utilizados. Possuem uma carcaça metálica exterior, com óleo no interior que é aquecido por resistências, e funcionam através de um sistema duplo que envolve radiação e convecção. Os mais recentes possuem uma carcaça metálica integral que proporciona um aquecimento mais rápido e homogêneo. São totalmente silenciosos.
A maior parte dos radiadores oferece, pelo menos, três níveis de potência: um nível baixo, um intermédio e outro elevado. A potência deve ser regulada em função da dimensão do ambiente e da temperatura do ar. O ambiente deve estar bem fechado para evitar a troca do ar aquecido com o ar frio de outro ambiente interno ou externo.
É importante verificar se o aparelho possui um termostato para manter a temperatura ambiente constante, depois de atingir a temperatura selecionada. Através deste dispositivo, o aparelho desliga automaticamente, após atingir determinada temperatura, voltando a ligar assim que a temperatura diminui.
Alguns modelos possuem humidificador integrado, o que possibilita a umidificação do ambiente simultaneamente.
Os radiadores a óleo funcionam por radiação e por convecção. No primeiro caso, o calor difunde-se diretamente e, no segundo caso, o ar frio é aquecido no seu interior. O ar quente, que é mais leve, é propagado para cima e, quando esfria novamente, desce, voltando a ser aquecido em seguida.
Convectores
São os aparelhos à resistência mais comuns. O ar é aquecido pela resistência e difundido para o exterior, através de pequenos filamentos. Alguns convectores possuem uma espécie de ventoinha que permite espalhar melhor o ar à saída. Existem no mercado convectores com dupla função: fluxo de ar quente e fluxo de ar fresco. A potência destes aparelhos varia entre 750 W e 1.000 W. Podem ter pés de apoio ou suporte para fixação na parede.
Produzem um pouco de ruído durante o funcionamento.
Termoventiladores
Estes aparelhos de pequena dimensão, à semelhança dos convectores, possuem dupla função: de fluxo de ar quente e fluxo de ar frio. O aquecimento é feito pela resistência. A potência dos termoventiladores situa-se entre 1.000 W e 2.000 W.
É importante que o aparelho tenha um termostato de segurança, que evita o sobreaquecimento. Estes aparelhos são leves e aquecem rapidamente o ambiente.
Produzem um pouco de ruído durante o funcionamento.
Dicas de instalação, utilização de forma eficiente e segura e de manutenção:
Verifique se a rede elétrica interna possibilita a ligação de seu aparelho elétrico novo, de modo a manter a segurança. Se a tomada de energia estiver aquecendo desligue o aquecedor pois a fiação elétrica pode ser inadequada para suportar a potência do aparelho. Neste caso deve ser vistoriada por um eletricista de sua confiança e, se for o caso, a fiação deve ser substituída por fios de bitola apropriada.
Utilize sempre tomadas de energia de qualidade comprovada pelo INMETRO em sua residência.
Evite posicionar o aquecedor atrás de cortinas e em lugares molhados.
Coloque o aquecedor próximo das paredes mais frias para uniformizar o aquecimento, mantendo o ambiente apenas com a pequena entrada e saída de ar, necessárias para manter a qualidade do ar. Grandes correntes de ar resfriam o ambiente e obrigam o aparelho a funcionar muito mais, gastando energia desnecessariamente. Assim você estará utilizando o aparelho de forma eficiente com o máximo de benefício e conforto.
Evite a utilização do aquecedor ligado com benjamins ou 'T' junto com outros aparelhos elétricos.
Nunca seque roupas ou calçados sobre o aquecedor.
Os aquecedores portáteis requerem mínima manutenção. Apenas mantenha-os limpos, cuidando após o inverno para limpá-los sempre desligados da tomada e frios. Quando forem guardados proteja-os da poeira com um plástico. Isso evitará que quando forem ligados no próximo inverno, o ambiente fique com aquele odor da poeira que será queimada pela resistência incandescente. 
Sistema de aquecimento de piso
Esse sistema produz excelente resultado na climatização e manutenção da qualidade do ar, produzindo mínimo movimento por convecção do ar e mínima modificação da umidade relativa. É um sistema de aquecimento de ambientes que utiliza cabos calefatores embutidos no piso, pode ser instalado sob qualquer tipo de piso. A regulagem da temperatura ambiente será efetuada através de um termostato individual para cada ambiente garantindo uma regulagem personalizada que pode variar de 25° C a 32° C.
O dimensionamento adequado requer um estudo técnico prévio, no qual são feitos os cálculos de carga térmica de inverno, visando a melhor performance do sistema para cada ambiente.
O aquecimento de piso pode ser aplicado em casas, apartamentos, escritórios, depósitos, creches, escolas, centros médicos, academias de ginástica, etc.
O dimensionamento e a instalação deve ser feita por empresa especializada.
Copel recomenda: siga sempre as orientações do fabricante para instalação, utilização e manutenção do seu aparelho elétrico.
Desumidificação
Se a umidade relativa de um ambiente estiver alta (próxima de 100%), existe o risco da formação de bolor e propagação de certas bactérias. Isto acontece quando os cômodos são mal ventilados: a umidade produzida nos banhos, na cozinha, pelas plantas e pelas 
próprias pessoas não é eliminada. Como resultado, o ambiente torna-se menos saudável, especialmente para pessoas alérgicas. Além disso, a própria construção pode ser prejudicada, pois muitos materiais não toleram a água.
Os desumidificadores devem ter as seguintes características:
Desligar automaticamente quando o reservatório está cheio de água. Possuir uma luz indicando tal fato;
Umidostato automático, que mantém a umidade no nível desejado;
Combinação de desumidificador e aquecedor;
Compressores e ventiladores silenciosos;
Controles facilmente acessíveis;
Facilidade de limpeza;
Conexão com tubo de drenagem;
Rodas;
Carcaça resistente à ferrugem.
A característica mais importante é a capacidade de remoção de água do ar em litros por hora.
Deixar a unidade desumidificadora longe da parede, pelo menos 20 cm. Evite deixá-lo num canto da sala ou ao lado de um móvel grande. Feche portas e janelas da área a ser desumidificada.
Nos primeiros dias de operação, deixe o umidostato em "extra seco", para retirar a umidade contida nos móveis e paredes. Depois, ajuste às suas necessidades pessoais.
Desligue da tomada antes de esvaziar o recipiente de água. Assim, você evita choques.
Os desumidificadores operam mais eficientemente a temperaturas em torno de 21°C. Abaixo de 18°C pode haver a formação de gelo. Se acontecer, desligue o aparelho e aguarde o degelo.
À medida em que a água condensa, a temperatura do ar aumenta nas imediações do aparelho. Isto mostra que ele está funcionando (o mesmo ar quente, se torna mais seco).
Copel recomenda: siga sempre as orientações do fabricante para instalação, utilização e manutenção do seu aparelho elétrico. 
Purificação
Parte do conforto térmico refere-se à pureza do ar. Os casos extremos de excesso de poeira, umidade e mofo, devem ser resolvidos através da ventilação do ambiente.
Sistemas de climatização possuem filtros de ar que geralmente retêm poeira, gerada com a circulação de ar no ambiente. Se os filtros forem periodicamente limpos ou substituídos, não haverá problemas de impurezas no ar em ambientes climatizados.
A pureza , ou a qualidade do ar, deve ser satisfatória para quem permanece no ambiente. Para pessoas sensíveis (bebês, idosos, alérgicos e asmáticos), as exigências serão mais severas. Nestes casos, um aparelho purificador de ar se torna necessário: há um notório aumento do conforto para estas pessoas. Em casos extremos, o purificador de ar chega a ser indispensável.
Os aparelhos purificadores de ar residenciais
são portáteis e razoavelmente de com baixa potência, porém devem funcionar por longos períodos.
Ao selecionar o aparelho purificador de ar, veja primeiro o grau de pureza que ele proporciona e por qual instituição foi verificada.
Copel recomenda: siga sempre as orientações do fabricante para instalação, utilização e manutenção do seu aparelho elétrico.
Ventilação
Pode-se ventilar um ambiente naturalmente abrindo portas e janelas, porém como nem sempre isto funciona ou é viável, usa-se ventiladores. Existem vários tipos de ventiladores e exaustores. Do menor e mais portátil ao exaustor da casa inteira. O modelo e o tamanho corretos devem ser selecionados para que atendam às necessidades e mantenham baixos os custos. Observe também nossas dicas sobre instalação, operação e manutenção.
Na maioria das vezes o que se procura é um ventilador. Contudo em ambientes onde existe alguma fonte importante de vapor de água, fuligem ou gordura, é conveniente instalar um exaustor, para que a ventilação tome o caminho bem definido e garanta a boa qualidade do ar. Um tipo comum de exaustor é o de coifa de fogão, que pode ser considerada um eletrodoméstico.
Os ventiladores de teto permitem inversão de rotação. Isto significa que nos dias quentes ele resfria (soprando) o ambiente e nos dias frios suga o vento frio para cima misturando com o ar quente.
Recentemente foi introduzido no comércio o exaustor da casa toda. É um grande exaustor que se instala na parte mais alta das casas. Ele gera uma circulação de ar vertical na casa inteira: o ar quente que sobe é expelido, enquanto o ar fresco se infiltra pelas aberturas espalhadas por todo o ambiente. O porte destes aparelhos está diretamente associado à vazão de ar produzida. Prefira aparelhos silenciosos se for usá-los para dormir.
No caso dos ventiladores de teto, deve-se assegurar que o ventilador esteja corretamente fixado.
Observe a tendência natural de ventilação de sua residência e instale os ventiladores de parede para complementá-la ou acentuá-la. Para posicionar o exaustor, lembre-se que o ar quente, mesmo contendo mais vapor, sobe. O mais importante é que a boca do exaustor seja colocada próximo à fonte de poluição.
Os cuidados para se obter maior eficiência são a limpeza periódica das grades e a substituição das malhas de filtragem, que podem estar saturadas de gordura.
Por segurança, ventiladores devem estar sempre longe do alcance de crianças. Assim, os ventiladores de teto são mais seguros. Instale a chave de liga-desliga junto ao interruptor de luz do ambiente, de modo que se lembre facilmente de ligá-lo ao entrar e desligá-lo ao sair.
Copel recomenda: siga sempre as orientações do fabricante para instalação, utilização e manutenção do seu aparelho elétrico.
História ZERI Brasil
A Fundação ZERI Brasil, FZB, faz parte da Rede ZERI Mundial (www.zeri.org), RZM, com atuação e com projetos em todos os continentes.
O programa ZERI, acrônimo de Zero Emission Research & Initiatives, foi criado pelo empresário belga Gunter Pauli, na Universidade das Nações Unidas, UNU, em Tóquio, em 1994. A partir de 1997 foi constituída a Fundação ZERI Mundial e, em 1998, a Fundação ZERI Brasil. Uma das ações mais significativas para o reconhecimento das atividades da Rede ZERI foi a sua participação na Expo 2000, com a construção do pavilhão de Bambu para demonstrar as potencialidades do uso desta planta na construção civil.
Recentemente Gunter Pauli foi reconhecido como líder mundial na implantação e suporte a projetos, bem como na educação visando ao desenvolvimento sustentável, sendo palestrante no lançamento da década da Educação para o Desenvolvimento Sustentável, pela Unesco, em Nova Iorque, em março de 2005.
A Rede ZERI, e as Fundações e Institutos associados em todo o planeta, tem se 
dedicado a desenvolver projetos concretos capazes de demonstrar a força e importância das propostas da Metodologia ZERI. Nos últimos anos passou a ter importância singular a ação de Educação para crianças e jovens como forma de prepará-las para entender e perceber os detalhes e sutilezas do pensamento sistêmico e a busca da sustentabilidade das atividades econômicas e de satisfação das necessidades humanas por comida, água, energia, moradia, vestuário, saúde, educação e trabalho.
Como linha de ação permanente, a Fundação ZERI Brasil busca implantar projetos originais e capazes de fazer diferença no contexto dos esforços de construção de um novo modelo de produção, industrial e rural, capaz de otimizar os recursos planetários e satisfazer as necessidades humanas, no presente e no futuro.
Durante nosso processo organizacional desenvolvemos projetos em todo Brasil. Alguns específicos ao nosso país, como é a produção da Spirulina platensis, microorganismo de grande valor econômico e capaz de viabilizar, sistemicamente, a geração de empregos, a proteção ambiental e o desenvolvimento regional.
Outros projetos, alinhados com as iniciativas mundiais, são o uso do Bambu em toda a sua potencialidade, a implantação de Biossistemas Integrados, a utilização do cultivo de cogumelos como fonte de alimento e uso farmacêutico, o manejo da água e as publicações associadas ao projeto de Educação. E pertencer a Rede ZERI Mundial significa ter o suporte de pesquisadores em diversos países.
Historicamente, nosso primeiro projeto é de 1997. Ocorreu dentro do esforço do processo de reorganização econômica da Metade Sul do Rio Grande do Sul, em função do desequilíbrio que ocorre entre o desenvolvimento econômico desta região e as regiões centro e norte do estado. Nosso modelo para implantação foi o projeto Las Gaviotas, do Instituto Las Gaviotas, dirigido por Paolo Lugari, na Colômbia.
Foi proposto à comunidade do município de Santa Vitória do Palmar, com o apoio da prefeitura, a criação de uma iniciativa de pesquisa e implantação de soluções de produção sustentável no município tendo como base as linhas de pesquisa da Fundação ZERI e tendo como modelo, então, o projeto Las Gaviotas. O projeto local iniciou em setembro de 1997 e, permanece e evolui até hoje, com apoio e sustentação financeira de diferentes organizações, em especial da Fundação Banco do Brasil. Em janeiro de 1998 foi realizado um Seminário Regional onde foram estabelecidas 
prioridades e também as atividades que seriam desenvolvidas na região O projeto envolve oferta de processos de aprendizagem sobre processos integrados de produção, a capacitação de produtores rurais, e a implantação de benfeitorias e utilização de áreas para estabelecimento de estudos de viabilidade das diferentes possibilidades. E entre as propostas, a busca de ativos ecológicos capazes de criar novas alternativas econômicas para a região é um dos eixos fundamentais da estratégia.
A principal estratégia utilizada foi de diversificação econômica em torno do ativo principal da região, no caso específico a cultura de arroz irrigado. Sendo uma região de planície costeira, com abundância de água, pela existência de duas lagoas, Mirim e Mangueira, e com ciclo de chuvas bem conhecido, buscou-se encontrar as oportunidades em torno desta atividade econômica.
Em primeiro lugar, o cultivo de arroz implica na produção de grandes quantidades de palha, considerado como um resíduo agrícola sem valor econômico. Sendo biomassa oriunda da atividade agrícola era necessário encontrar processos de utilização e/ou produtivos capazes de agregar valor à palha. A Fundação ZERI utiliza-se de um conceito inovador de que a melhor performance de um sistema produtivo natural ocorre quando se utiliza, de forma combinada e harmônica, os cinco reinos da natureza, quais sejam, o animal, o vegetal, os fungos, as algas e as bactérias.
Assim começamos pela implantação do processo de produção de cogumelos a partir da utilização da palha como nutriente. Para a capacitação dos multiplicadores locais e dos produtores, foi convidado o professor PhD. S.T. Chang, da Universidade de Canberra, um dos maiores especialistas na área de cogumelos comestíveis e
nutracêuticos, que faz parte do grupo de cientistas que dão suporte à Iniciativa ZERI em todo o mundo.
Desta forma o processo produtivo constrói valor tomando um resíduo da produção vegetal, a palha, que combinada ao fungo produz o fruto, o cogumelo, que possui maior valor agregado e que assim produz uma alternativa econômica. Ainda, a palha pode ser utilizada para a construção de residências, em especial das paredes, pela utilização de fardos, através de uma técnica milenar e que oferece bons resultados, especialmente no que tange a leveza da estrutura quanto ao conforto térmico, entre 
outras vantagens. Aqui se demonstra que a palha, considerada resíduo, ou mesmo "lixo", somente assim é considerada em razão de um paradigma de valor que está na cabeça das pessoas, ou seja, considerar uma matéria-prima como lixo é manifestação de nossa ignorância sobre os ativos econômicos, ou seja, da nossa cegueira de conhecimento.
Uma outra oportunidade associada ao cultivo do arroz está relacionada com as grandes quantidades de água que são movimentadas para a irrigação e que são utilizadas somente com este objetivo, sem a visão e construção de outras possibilidades. No projeto que se desenvolve na região discute-se e estimula-se a rizipiscicultura, que é cultivo do arroz associado à criação de peixes, que pode levar a um aumento de até 50% na rentabilidade por hectare. Neste caso tem-se a possibilidade de construir uma oportunidade econômica pela ampliação da visão de produção focada num único produto e seus "resíduos” , como no binômio arroz-palha, evoluindo para um ecossistema produtivo, que embora não pleno, pode evoluir para um sistema natural de produção de alta produtividade, com ganhos econômicos notáveis.
Uma terceira via que foi pesquisada relacionou-se a uma das lagoas utilizadas como fonte de água, a Lagoa da Mangueira. Este reservatório natural de águas não possui tributário, ou seja, toda água vem de lençol freático e de águas da chuva. Na documentação técnica existente é referida como possuindo característica levemente ácida em função de turfeiras de pH em torno de 4,0 que ocorrem em suas margens. No entanto, quando visitada, pode-se observar a característica de transparência das águas.
Ainda, a pesca demonstra que os peixes se desenvolvem muito bem nas suas águas, atingindo tamanhos acima do usual. Finalmente, suas águas são ótimas para a lavagem de roupas, como asseguram os moradores das margens. Neste ponto o conhecimento explícito existente nos mapas e documentos técnicos vai de encontro ao conhecimento tácito existente na região, que sinaliza uma lagoa de águas alcalinas.
Um dos pesquisadores que atuam em parceria com Fundação ZERI, e que possui uma empresa especializada em projetos ambientais, tomou a iniciativa de realizar as 
medições de pH e obteve resultados que chegaram, em algumas áreas, a um valor de 9,2. Aqui se tem uma manifestação clara da ignorância do conhecimento explícito estabelecido em relação aos ativos ecológicos do nosso país.
A alcalinidade decorre da existência de depósitos de conchas no fundo da lagoa, em razão de ter sido parte do oceano em passado relativamente recente dentro dos tempos geológicos, cerca de trezentos mil anos.
O mais impressionante é que uma lagoa alcalina, de aproximadamente 150 quilômetros de comprimento e uma média de seis quilômetros de largura, fato singular no planeta, não estava conhecida nem relatada como tal no país.
Um fato curioso desta ignorância generalizada que o país tem sobre o país, ficava evidente num mapa do Brasil existente na sala de recepção do programa Avança Brasil, em Brasília, onde a Lagoa da Mangueira estava suprimida do mapa.
A partir da descoberta deste tesouro ecológico foi possível visualizar a possibilidade de gerar uma pesquisa para a produção de algas dependentes de meios alcalinos aquosos para seu desenvolvimento e que possuem valor econômico significativo.
Numa parceria entre Fundação ZERI, Universidade de Rio Grande e com o apoio financeiro da Fundação Banco do Brasil, iniciou-se a pesquisa sobre a possibilidade de produção da alga Spirulinae sp. Hoje este projeto é paradigmático e está inscrito nas ações do Programa Fome Zero e conta hoje com o apoio adicional da Copesul Petroquímica, Ypiranga e Banco do Brasil.
No caso da pesquisa de produção das algas se tem a manifestação clara da ignorância das estruturas de conhecimento explícito sobre nosso próprio país e de seus ativos ecológicos, e das oportunidades econômicas que se perdem no processo.
No ano de 1999 iniciou-se a montagem de uma rede de projetos e agentes ZERI, no estado do Paraná, constituindo, com o apoio do governo do estado, a Rede ZERI Paraná. Esta rede foi capaz, no período de dois anos, iniciar projetos em diversas cidades e, consolidar três principais.
O primeiro envolve processos de purificação de polisacarídeos, do tipo triterpenóides, que são nutracêuticos, ou seja, de uso medicinal. Com mercado mundial crescente, estas substâncias são extraídas dos cogumelos produzidos por comunidades rurais, com nutrientes obtidos a partir resíduos agrícolas.
Este projeto continua em execução, e tem potencialidade econômica interessante. A maturação é dependente de investimentos e da proteção aos direitos intelectuais dos processos. Este projeto está no limiar de sua viabilidade técnica plena, dependendo de profissionalização no que tange aos aspectos de negócio e de que não continue imerso num processo tímido no que tange aos investimentos financeiros.
O segundo referiu-se à separação biológica a quente dos componentes das embalagens longa vida, especificamente alumínio, papel e plástico. Esta tecnologia foi desenvolvida por empresa de pesquisa situada na Colômbia e que mantém parceria com o Instituto ZERI naquele país.
A unidade de processamento foi implantada em Curitiba e operou em testes. Hoje, no entanto, já existe a tecnologia a frio, bem mais vantajosa e que está disponível para investimento. O aproveitamento de embalagens longa vida, pela simples separação, já implica em vantagens não somente pela redução na utilização dos aterros, mas tem grandes potencialidades na construção da cadeia de valor em torno dos resíduos urbanos.
O terceiro projeto refere-se ao aproveitamento do esterco suíno para montagem e manutenção de um biossistema integrado. Com a utilização de um biodigestor de alta eficiência, como reator biológico, as bactérias são capazes de separar os componentes sólido e líquido do esterco, dar-lhes qualidade sanitária para uso como fertilizante e substrato orgânico para produção de algas, plantas aquáticas e peixes.
Este sistema já está implantado, e funcionando, em propriedades rurais, possuindo financiamento bancário disponível e, inclusive, é utilizado por empresas de beneficiamento de carnes e derivados. O projeto foi implantado inicialmente em Toledo e obteve premiação pelo programa Paraná Ambiental.
Estes projetos tiveram apoio fundamental do programa Paraná Tecnologia e suporte técnico do Instituto Paraná de Tecnologia, TECPAR, que mantiveram durante dois anos convênio específico com a Fundação ZERI Brasil.
No ano de 2000 iniciou-se um programa de Alfabetização Ecológica na cidade de Curitiba, que continua evoluindo e se aperfeiçoando. É uma iniciativa para educação infantil, foi premiado pela ONU e é um dos três projetos brasileiros escolhidos como 
referência.
Em 2001 lançou-se um projeto de geração de emprego e renda no estado de Alagoas, com apoio do SEBRAE local. Este projeto visou a criar um pólo de produção de artefatos e movelaria em bambu. Neste caso o bambu representa espécie exótica e sua utilização se deveu à emergência social criada pelo processo de reconversão agrícola da indústria de açúcar e álcool. Foram introduzidos três bambuzerias, e o projeto acabou premiado com menção honrosa da Câmara de Comércio Brasil Alemanha.
Ainda, um dos produtos, o cabide de bambu, recebeu em 2002 o prêmio Casa Cláudia de inovação em design. Este cabide é vendido nacionalmente
por loja líder no setor de decoração.
Nos anos de 2004 e 2005, além de realizar as ações necessárias para manter os projetos em andamento, novas linhas foram adicionadas.
O projeto que a Fundação ZERI vem dando especial atenção e dando continuidade, é a constituição de biorefinarias de águas com materiais dissolvidos, em especial as águas salobras.
A novidade principal em 2005 diz respeito a biofixação de CO2, projeto alinhado com as tendências mundiais de redução do impacto da emissão oriunda da queima de combustíveis fósseis. Este projeto é desenvolvido com apoio financeiro da Eletrobrás e avança na construção de uma referência mundial nos processos de biofixação de CO2 por microorganismos.
	1. Introdução
Planta Baixa
A Casa Solar Eficiente, localizada nas instalações do Centro de Pesquisas de 
Energia Elétrica (CEPEL) da Ilha do Fundão, Rio de Janeiro, é parte do segmento residencial do Centro de Aplicação de Tecnologias Eficientes (CATE) do CEPEL e do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (CRESESB) na sua estratégia de formação de Centros de Demonstração. Sua construção, além do CEPEL, contou com a participação de diversas instituições como o Ministério de Minas e Energia (MME) e a ELETROBRÁS.
A Casa Solar é uma casa pré-fabricada com todos os seus equipamentos eletro-eletrônicos eficientes do ponto de vista de conservação de energia alimentados por painéis solares fotovoltaicos e um aerogerador, e com aquecimento de água também baseado em energia solar. Um dos principais objetivos da Casa Solar Eficiente é servir como agente multiplicador para tecnologias de utilização de energia solar térmica, solar fotovoltaica e eólica, bem como técnicas de combate ao desperdício energético.
A Casa é constituída por um mini-auditório para trinta pessoas; um "quarto de controle" onde se encontram o sistema de controle de energia da casa (controladores de carga e inversor) e sistema de aquisição de dados; um "quarto da eficiência energética" onde se encontram um painel de demonstração de iluminação, um painel de medidores, medidor digital CEPEL, medidor de ampére-hora, maquete de simulação de consumo e bancada de medição de consumo de eletrodomésticos; um banheiro com água aquecida por painel termosolar; uma cozinha com eletrodomésticos eficientes. Na parte externa da casa encontra-se também um sistema fotovoltaico de bombeamento de água, um banco de baterias e dois aerogeradores, um alimenta a casa com energia elétrica, instalado a 12 metros de altura, e outro ao nível do solo somente para demonstração.
A Casa Solar também é um objeto de pesquisa do funcionamento integrado destas tecnologias. Operando desde julho de 1997 a Casa Solar Eficiente recebeu até o final de 2012, quase 16.000 visitantes, entre professores e alunos de segundo grau e universidade, profissionais e público em geral.
Além das visitas técnicas, a Casa Solar atraiu a atenção da mídia de massa do país (televisão, rádio, jornais e revistas), sendo objeto de matérias nos principais veículos de comunicação brasileiros, contribuindo para divulgar energias alternativas e eficiência energética para um público diversificado de milhões de pessoas.
Planta Baixa
 
Painel Fotovoltaico Rastreador
Aerogerador
Banco de Baterias
Painel Fotovoltaico Fixo
Iluminação Pública
Aquecimento Solar de água
 
	
		2. Sistema de Geração Fotovoltaica
A Casa Solar Eficiente (CSE) é uma casa pré-fabricada com sua necessidade de energia elétrica totalmente suprida por fontes de energia solar e eólica. O sistema de geração de energia elétrica (SGEE) da casa é constituído por dois arranjos de módulos fotovoltaicos de silício poli-cristalino (p-Si), um fixo e outro móvel com
sistema de rastreamento solar, somando uma potência de aproximadamente 1990 watt pico (Wp) e um aerogerador de 1 kW, conforme ilustra a Figura 1.
Figura 1 - Configuração do sistema de geração elétrica da casa solar
O sistema elétrico da Casa Solar apresenta as seguintes características gerais:
Arranjo Fotovoltaico: 1993 Wp
Banco de Baterias: 750Ah/48Vcc (20 unidades)
Inversor: 48Vcc/120Vca/60Hz-4kW
Autonomia: 72 horas
Consumo projetado: 7,4 kWh/dia
Rad. Média Anual: 4,75 - 5,25 kWh/m2.dia (Fonte: INPE, 2006. Atlas Brasileiro de Energia Solar)
Painel fixo
Figura 2 - Painel Fotovoltaico Fixo no telhado da Casa Solar.
O painel fotovoltaico fixo, instalado no telhado da varanda, é composto por um total de 32 módulos fotovoltaicos (Figura 2). Os módulos são agrupados em ligações em série de quatro módulos cada, conseguindo-se uma tensão de 48 Volts CC (corrente contínua). Os oito grupos-série de quatro módulos são então ligados em paralelo, conforme ilustrado na figura 3. O painel fotovoltaico fixo possui uma potência total de 1450 Wpico.
 
Figura 3 - Ligação dos módulos do painel fotovoltaico fixo.
O painel fixo está orientados para o norte com uma inclinação de 22,5o (correspondente à latitude da cidade do Rio de Janeiro).
Figura 4 - Ângulo de inclinação dos painéis fotovoltaicos
Painel rastreador
Figura 5 - Painel fotovoltaico com sistema de rastreamento solar.
O painel fotovoltaico rastreador, montado na frente da Casa Solar, possui uma estrutura que acompanha o movimento do sol ao longo do dia (Leste - Oeste). Ele é composto por 12 módulos fotovoltaicos ligados em grupos-série de quatro módulos cada (48 Volts CC em cada grupo) associados em paralelo. O painel fotovoltaico rastreador possui uma potência total de 540 Wp (Figura 6). O sistema de rastreamento solar da estrutura é um sistema passivo, que funciona com base no deslocamento de um gás entre dois braços ocos situados em lados opostos da estrutura.
Figura 6 - Ligação dos módulos do painel fotovoltaico rastreador.
Dependendo da posição do sol um dos braços será mais aquecido que o outro, provocando a expansão do gás que se deslocará para o braço menos aquecido. O deslocamento do gás provoca o desbalanceamento do peso da estrutura, causando sua inclinação para o lado do braço mais pesado (o braço menos aquecido pelo sol). Com o movimento do sol este processo de desbalanceamento vai ocorrendo pelo deslocamento gradativo do gás fazendo com que toda a estrutura acompanhe o movimento solar. O movimento da estrutura é de tal forma que a incidência do sol é sempre perpendicular ao plano do painel, favorecendo o aproveitamento da energia solar. O ganho de aproveitamento da irradição solar dessa estrutura móvel com rastreamento solar é da ordem de 15 a 20% se comparada com a montagem fixa dos módulos fotovoltaicos.
A tensão gerada pelo sistema fotovoltaico é de 48 Volts, em corrente contínua (CC). Como todos os equipamentos utilizados na Casa Solar funcionam em corrente alternada (CA), utiliza-se um inversor de tensão que fará a conversão de CC em CA.
Células fotovoltaicas
Os materiais mais utilizados na confecção de células fotovoltaicas são: (a) silício monocristalino (mono-Si), (b) silício policristalino (poly-Si) e (c) silício amorfo (a-Si) (Figura 7). A melhor eficiência na transformação de energia solar em elétrica é
 obtida com as células de silício monocristalino (da ordem de 18%), infelizmente as
mais caras. As células de silício policristalino apresentam rendimento da ordem de 16% e são mais baratas que as anteriores devido à menor energia necessária para a sua fabricação e melhor aproveitamento de material. As células de silício amorfo são as mais baratas mas seu rendimento ainda é baixo (da ordem de 10%). As células fotovoltaicas são ligadas em conjuntos série-paralelo compondo módulos fotovoltaicos de diversas potências e tensões.
Figura 7 - Tipos de células fotovoltaicas comerciais.
Os módulos fotovoltaicos ainda são caros, tornando a energia obtida por meio deles, por enquanto, mais cara que a obtida por fontes hidráulicas ou mesmo termelétricas. Entretanto para regiões distantes dos grandes centros de geração e consumo é uma opção econômica. Para comunidades pequenas
no interior do Brasil, por exemplo, é uma solução técnico-econômica viável. O CEPEL, trabalhando com o apoio do PRODEEM, já instalou centenas de sistemas em comunidades deste tipo com excelentes resultados.
A tendência do custo dos módulos é cair, tanto pela melhoria na tecnologia de fabricação quanto por economia de escala pelo gradativo aumento de sua utilização.
 
	3. Sistema de Geração Eólica
Aerogerador de 1 kW, CA, 3ø
A Casa Solar Eficiente possui um aerogerador de pequeno porte, com potência nominal de 1000 W, corrente alternada (CA), trifásico (3ø). Essa máquina, instalada a 12 metros de altura, foi adicionada em Outubro de 2006 ao sistema de
 geração da Casa em paralelo ao sistema de geração fotovoltáico.
O aerogerador é formado por um rotor, composto pelas pás e pelo cubo, que impulsionado pelo vento aciona um gerador assíncrono, gerando eletricidade em CA. A tensão de saída do aerogerador e então convertida de CA em corrente contínua (CC), por meio de um conversor eletrônico chamado de retificador, e alimenta o banco de baterias com a tensão de operação de 48 Volts CC. A alimentação em CA dos equipamentos da Casa Solar (como os encontrados em uma casa convencional) é realizada a partir do controlador de carga, mas antes a tensão de saída é convertida de CC para CA através de um inversor de fonte de tensão.
Figura 5 - Topologia do sistema de geração eólica
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	4. Banco de Baterias
O banco de baterias é o sistema de armazenamento de energia utilizado na Casa Solar para fornecer energia durante a noite ou em dias chuvosos, quando a geração dos painéis fotovoltaicos é nula ou insuficiente (com baixo níveis de irradiância solar, ou seja, radiação solar incidente). Ele foi dimensionado para atender, considerando as baterias inicialmente carregadas, um consumo diário de 7,4 kWh por três dias consecutivos sem o fornecimento de energia pelos painéis fotovoltaicos e pelo aerogerador. Isso corresponde a uma capacidade de armazenamento de energia útil de aproximadamente 22,3 kWh (Figura 1).
Figura 1 - Banco de baterias.
O banco de baterias é composto por 20 baterias de chumbo-ácido estacionárias seladas de 150 Ah/12 Volts em C20 (com ciclo de descarga profundo) conectadas em 5 arranjos de 4 baterias associadas em série ligados em paralelo, operando com tensão de 48 Volts CC. A montagem foi feita com fiação cruzada de forma a equalizar os níveis de tensão e corrente a que são submetidas as baterias do banco (Figura 2).
Figura 2 - Ligação do banco de baterias.
Controlador de Carga
Figura 3 - Caixa elétrica contendo o barramento de corrente contínua, o controlador de carga e transdutores para medição de corrente e tensão ligados ao sistema de aquisição de dados da Casa Solar.
A energia gerada pelos painéis fotovoltaicos vai para o sistema de controle de carga, composto pelos controladores carga e descarga. O objetivo do sistema de controle de carga é 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.
O controlador de carga deve desconectar as fontes energia quando as baterias atingem plena carga. Essa atuação impede que as baterias sejam sobrecarregadas e evita, desse modo, a geração de gases a partir da eletrólise da água e o sobreaquecimento das mesmas, reduzindo a perda de água e preservando a vida útil das baterias.
O controlador de descarga solicita, em intervalos regulares, energia das baterias para que sua vida útil não seja comprometida por longos períodos de inatividade, mesmo que a geração de energia seja suficiente para atender ao consumo. 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 de descarga evita também que a tensão nas baterias fique abaixo de um determinado nível mínimo de segurança, para preservar a vida útil das mesmas, quando por alguma razão (excesso de consumo ou falta de sol) a carga das baterias não é reposta pelo sistema isolado de geração. Os controladores de carga mais utilizados são do tipo estado sólido microprocessado com relé de chaveamento das cargas.
Figura 4 - Detalhe do Controlador de carga da bateria usado na Casa Solar.
A Casa Solar utiliza um controlador de carga independente (Figura 4) e um controlador de descarga integrado ao inversor de tensão utilizado.
 
	5. Sistema de Aquecimento Solar de água
A Casa Solar possui um sistema de aquecimento solar de água no telhado, para o chuveiro do banheiro e torneira da cozinha, e um sistema de aquecimento solar externo para demonstração (Figura 1). A instalação externa desses sistemas não é muito comum, mas é uma alternativa para situações onde as condições locais não são adequadas.
Figura 1 - Sistema de aquecimento
solar externo
A energia solar térmica, ou seja, o aproveitamento da energia do sol para aquecimento de água, está se tornando cada vez mais freqüente. O sistema de aquecimento solar é composto, basicamente, por um coletor solar plano e por um reservatório térmico.
O coletor solar é responsável pela absorção e transferência da radiação solar para o fluido de trabalho (em geral, a água), sob a forma de energia térmica. Os coletores solares planos, empregados para aquecimento de água, podem ser classificados em dois grupos: fechados e abertos.
Os coletores fechados são utilizados para promover o aquecimento de água até temperaturas da ordem de 70 oC; os coletores abertos são recomendados para aquecimento de piscinas que operam a baixa temperatura, entre 28 e 30 oC.
O coletor solar plano é composto por uma caixa metálica fabricada em alumínio que possui no seu interior uma placa absorvedora pintada de preto e tubos de cobre, por onde escoa a água a ser aquecida. Na parte frontal do coletor existe uma cobertura transparente de vidro. Todo o sistema é isolado termicamente para evitar perdas de calor para o meio. O sistema possui uma boa vedação para mantê-lo isento da umidade externa. A figura 2 ilustra o princípio de funcionamento 
do sistema de aquecimento solar de água, onde o área na cor vermelho representa a água mais quente, que foi aquecida pela irradiação solar no coletor plano, em relação à área em azul.
Figura 2 - Funcionamento do sistema de aquecimento solar.
O reservatório térmico é um tanque destinado a armazenar a água quente, proveniente do coletor solar, de modo a atender a demanda diária, mesmo fora dos horários de incidência solar. É constituído por um corpo interno cilíndrico, geralmente em aço-inoxidável ou cobre, sendo termicamente isolado para minimizar as perdas de calor para o ambiente. Para proteção externa, recomenda-se a utilização de capas metálicas.
Como a incidência de radiação é intermitente (períodos noturnos e também períodos de tempo nublado e chuvoso), em geral, os sistemas de aquecimento solar possuem uma forma de aquecimento auxiliar, normalmente elétrico ou a gás.
 
	6. Sistema de Bombeamento de Água 
A Casa é suprida de água por um sistema de bombeamento também alimentado por um arranjo solar fotovoltaico. Uma bomba CC é energizada por 2 módulos fotovoltaicos de silício policristalino independente do sistema de alimentação 
principal da Casa. Este sistema de bombeamento é semelhante a centenas de sistemas instalados pelo CEPEL em municípios atendidos pelo PRODEEM.
Figura 7 - Sistema de bombeamento de água
O sistema de bombeamento de água instalado na Casa Solar é composto por uma bomba submersa que opera na tensão de 12 Volts CC e possui uma vazão de 500 litros / hora.
Cisterna com bomba de 12 Vcc submersa
Sistema fotovoltaico de simulação de bombeamento de água
Composto por dois tanques de vidro posicionados com uma diferença de altura de 1,25
m e uma bomba CC de 12 Volts alimentada por dois módulos fotovoltaicos de 64 Wp, esse sistema simula o funcionamento de um sistema fotovoltaico de bombeamento de água. O tanque inferior representa o poço artesiano, onde a 
bomba CC fica submersa, e o superior, o reservatório de água, onde a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos é armazenada na forma de energia potencial gravitacional.
É possível, tambem, simular o desempenho do sistema de bombeamento fotovoltaico em diferentes profundidades usando uma válvula de estrangulamento e um manômetro (medidor de pressão) inseridos na saída da bomba CC. Conforme a válvula estrangula a seção do cano a pressão medida entre a válvula e a bomba CC aumenta, onde o valor da pressão medida em kilogramas.força equivale a altura em metros de profundidade.
 
	7. Sistema de Iluminação Pública
Os sistemas de iluminação pública instalados nas proximidades da Casa Solar Eficiente são compostos basicamente por um módulo fotovoltaico, uma bateria e uma luminária de 9 Watts. Em geral, estes sistemas possuem um sensor que liga e desliga a luminária automaticamente.
 
 
	10. Sala de Eficiência Energética
Na sala de eficiência energética encontram-se o painel de demonstração de iluminação, o painel de medidores, a maquete de simulação de consumo, o medidor digital, o medidor de Ampére-hora desenvolvidos pelo CEPEL, a bancada de medição de consumo de eletrodomésticos e a célula a combustível.
Painel de demonstração de iluminação
Painel de Iluminação
Este painel é composto por lâmpadas de diversos tipos e um medidor de energia. Ao ser ligada uma determinada lâmpada o medidor mostra o seu consumo em Watts. 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.
 
Maquete de simulação de consumo
Maquete de Simulação
de Consumo
Trata-se de uma maquete de uma casa com vários eletrodomésticos simulados em seu interior. Através de chaves seleciona-se que eletrodomésticos terão seu funcionamento simulado. 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.
 
Bancada de medição de consumo de eletrodomésticos
Bancada de medição de
Consumo de Eletrodomésticos
A bancada de medição de consumo de eletrodomésticos mede a demanda de potência (Watt) e o consumo de energia (Watt-hora) de equipamentos elétricos e exibe os valores medidos em dois mostradores digitais (display) em tempo real. Através dessas medições o visitante pode saber qual o consumo de eletrodomésticos convencionais.
 
Célula a combustível
Kit de demonstração com
célula a combustível e Eletrolisador
Células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem a variação da energia livre de uma reação eletroquímica diretamente em energia elétrica e térmica, não envolvendo ciclos termodinâmicos de conversão indireta.
No kit de demonstração mostrado abaixo o hidrogênio (H2) e o oxigênio (O2) são produzidos no eletrolisador (mediante a eletrólise da água) – cujo esquema de funcionamento é mostrado em (1) – a partir da água deionizada e de uma fonte de energia elétrica, tais como módulos fotovoltaicos mostrados em (2). A água armazenada nas colunas é consumida no eletrolisador, produzindo os gases H2 e O2 que passam pelas mesmas colunas, de forma a regularizar o fornecimento e garantir a umidificação desses gases, chegando à célula a combustível de membrana polimérica trocadora de prótons – tal como por exemplo as mostradas em (3) ou (5), cujos componentes são mostrados em (5) e (6) e o esquema de funcionamento é mostrado em (4) - , onde esses gases passam por uma série de processos eletroquímicos e difusionais – no interior da célula a combustível, como mostrado em (7) e (8) – que resultam na produção de energia elétrica e calor.
 
Painel de medidores
Painel de medidores
de energia
O painel de medidores oferece a possibilidade de visualização da evolução histórica dos medidores de energia elétrica no Brasil desde 1906.
 
Medidor digital CEPEL
Este medidor, desenvolvido no CEPEL, apresenta possibilidade de medição de tarifa diferenciada dependendo do horário do consumo estar situado em horário de ponta ou fora de ponta. O chaveamento é telecomandado pela concessionária. As características de construção do aparelho o tornam praticamente imunes aos tipos de fraude comuns.
 
Medidor Ampére-hora
Também desenvolvido pelo CEPEL, este medidor é um medidor de baixo custo para ser utilizado por consumidores de baixo consumo. Não é rigorosamente um medidor de energia, pois é sensível apenas à corrente. Entretanto, como a tensão apresenta baixa flutuação os resultados são, em média, bastante próximos dos que seriam lidos com um medidor de energia, com a vantagem de ter um custo reduzido. O aparelho conseguiu patente nos Estados Unidos, o que abre portas para o mercado internacional.
 
	11. Cozinha
Última modificação: 11.06.2008
Geladeira eficiente
com selo PROCEL
Na cozinha da Casa Solar encontram-se eletrodomésticos eficientes e que, por este motivo, receberam o selo PROCEL.
O PROCEL instituiu uma premiação anual para fabricantes de equipamentos eficientes. Os fabricantes enviam seus aparelhos para serem testados e os mais eficientes de cada categoria recebem o prêmio de eficiência energética. O CEPEL participa da premiação efetuando testes em vários equipamentos. A geladeira eficiente exposta na cozinha da Casa Solar foi a geladeira premiada em 1996. Tem um consumo de energia cerca de 50% menor que uma geladeira não eficiente e seu preço é apenas cerca de 10% maior que o de uma geladeira comum.
	12. Banheiro
Sistema de Aquecimento Solar
A Casa Solar Eficiente não utiliza chuveiro elétrico pelo fato deste ser um dos maiores consumidores de energia em uma residência. Sendo assim, a água utilizada no banheiro é aquecida por meio de um sistema de aquecimento solar, mostrado na imagem ao lado.
A água do chuveiro do banheiro e torneira da cozinha é aquecida por um coletor solar plano. Este tipo de painel, diferentemente dos módulos fotovoltaicos (que transformam energia solar em elétrica), acumula calor do sol e o transfere diretamente para a água que circula em suas canalizações. A água aquecida vai sendo acumulada num reservatório térmico. A circulação da água dá-se por gravidade, sendo função da diferença de altura entre a caixa d'água e o painel e da diferença de densidade resultante da diferença de temperatura da água na entrada e saída do painel.
Como, pelas características do telhado da casa, a diferença de altura entre a caixa d'água e o coletor solar é pequena, a circulação da água pelo painel depende em boa parte da diferença de densidade gerada pela diferença de temperatura. Uma pequena bomba funcionando por poucos minutos inicia o processo até que o diferencial de temperatura compense a pouca diferença de altura e o processo de circulação possa continuar sem o auxílio da bomba.
	1. História da Energia Eólica e suas utilizações
Com o avanço da agricultura, o homem necessitava cada vez mais de ferramentas que o auxiliassem nas diversas etapas do trabalho. Tarefas como a moagem dos grãos e o bombeamento de água exigiam cada vez mais esforço braçal e animal. Isso levou ao desenvolvimento de uma forma primitiva de moinho de vento, utilizada no beneficiamento dos produtos agrícolas, que constava de um eixo vertical acionado por uma longa haste presa a ela, movida por homens ou animais caminhado numa gaiola circular. Existia também outra tecnologia utilizada para o beneficiamento
da agricultura onde uma gaiola cilíndrica era conectada a um eixo horizontal e a força motriz (homens ou animais) caminhava no seu interior.
Esse sistema foi aperfeiçoado com a utilização de cursos d’água como força motriz surgindo, assim, as rodas d’água. Historicamente, o uso das rodas d’água precede a utilização dos moinhos de ventos devido a sua concepção mais simplista de utilização de cursos naturais de rios como força motriz. Como não se dispunha de rios em todos os lugares para o aproveitamento em rodas d’água, a percepção do vento como fonte natural de energia possibilitou o surgimento de moinhos de ventos substituindo a força motriz humana ou animal nas atividades agrícolas.
O primeiro registro histórico da utilização da energia eólica para bombeamento de água e moagem de grãos através de cata-ventos é proveniente da Pérsia, por volta de 200 A.C.. Esse tipo de moinho de eixo vertical veio a se espalhar pelo mundo islâmico sendo utilizado por vários séculos. Acredita-se que antes da invenção dos cata-ventos na Pérsia, a China (por volta de 2000 A.C.) e o Império Babilônico (por volta 1700 A.C) também utilizavam cata-ventos rústicos para irrigação (CHESF-BRASCEP, 1987). (SHEFHERD, 1994)
Mesmo com baixa eficiência devido a suas características, os cata-ventos primitivos apresentavam vantagens importantes para o desenvolvimento das necessidades básicas de bombeamento d’água ou moagem de grãos, substituindo a força motriz humana ou animal. Pouco se sabe sobre o desenvolvimento e uso dos cata-ventos primitivos da China e Oriente Médio como também dos cata-ventos surgidos no Mediterrâneo. Um importante desenvolvimento da tecnologia primitiva foram os primeiros modelos a utilizarem velas de sustentação em eixo horizontal encontrados nas ilhas gregas do Mediterrâneo.
A introdução dos cata-ventos na Europa deu-se, principalmente, no retorno das Cruzadas há 900 anos. Os cata-ventos foram largamente utilizados e seu desenvolvimento bem documentado. As máquinas primitivas persistiram até o século XII quando começaram a ser utilizados moinhos de eixo horizontal na Inglaterra, França e Holanda, entre outros países. Os moinhos de vento de eixo horizontal do tipo “holandês” foram rapidamente disseminados em vários países da Europa. Durante a Idade Média, na Europa, a maioria das leis feudais incluía o direito de recusar a permissão à construção de moinhos de vento pelos camponeses, o que os obrigava a usar os moinhos dos senhores feudais para a moagem dos seus grãos. Dentro das leis de concessão de moinhos também se estabeleceram leis que proibiam a plantação de árvores próximas ao moinho 
assegurando, assim, o “direito ao vento”. Os moinhos de vento na Europa tiveram, sem dúvida, uma forte e decisiva influência na economia agrícola por vários séculos. Com o desenvolvimento tecnológico das pás, sistema de controle, eixos
etc, o uso dos moinhos de vento propiciou a otimização de várias atividades utilizando-se a força motriz do vento.
Figura 1 - Principais marcos do desenvolvimento da Energia Eólica no período do Século XI ao Século XIX (Fonte: Dutra, 2001)
Na Holanda, entre os séculos XVII a XIX, o uso de moinhos de vento em grande escala esteve amplamente relacionado com a drenagem de terras cobertas pelas águas. A área de Beemster Polder, que ficava três metros abaixo do nível do mar, foi drenada por 26 moinhos de vento de até 50 HP cada, entre os anos de 1608 e 1612. Mais tarde, a região de Schermer Polder também foi drenada por 36 moinhos de vento durante quatro anos, a uma vazão total de 1.000m3/min.(SHEPHERD, 1994) Os moinhos de vento na Holanda tiveram uma grande variedade de aplicações. O primeiro moinho de vento utilizado para a produção de óleos vegetais foi construído em 1582. Com o surgimento da imprensa e o rápido crescimento da demanda por papel, foi construído, em 1586, o primeiro moinho de vento para fabricação de papel. Ao fim do século XVI, surgiram moinhos de vento para acionar serrarias para processar madeiras provenientes do Mar Báltico. Em meados do século XIX, aproximadamente 9.000 moinhos de vento existiam em pleno funcionamento na Holanda. (WADE, 1979 apud CHESF-BRASCEP, 1987) O número de moinhos de vento na Europa nesse período mostra a importância do seu uso em diversos países como a Bélgica (3.000 moinhos de vento), Inglaterra (10.000 moinhos de vento) e França (650 moinhos de vento na região de Anjou)(CHESF-BRASCEP, 1987).
Figura 2 – Moinho de vento típico da Holanda
Um importante marco para a energia eólica na Europa foi a Revolução Industrial no final do Século XIX. Com o surgimento da máquina a vapor, iniciou-se o declínio do uso da energia eólica na Holanda. Já no início do século XX, existiam apenas 2.500 moinhos de ventos em operação, caindo para menos de 1.000 no ano de 1960(CHESF-BRASCEP, 1987). Preocupados com a extinção dos moinhos de vento pelo novo conceito imposto pela Revolução Industrial, foi criada, em 1923, uma sociedade holandesa para conservação, melhoria de desempenho e utilização mais efetiva dos moinhos holandeses.
A utilização de cata-ventos de múltiplas pás destinados ao bombeamento d’água desenvolveu-se de forma efetiva, em diversos países, principalmente nas suas áreas rurais. Acredita-se que, desde a segunda metade do século XIX, mais de 6 milhões de cata-ventos já teriam sido fabricados e instalados somente nos Estados Unidos para o bombeamento d’água em sedes de fazendas isoladas e para abastecimento de bebedouros para o gado em pastagens extensas (CHESF-BRASCEP, 1987). Os cata-ventos de múltiplas pás foram usados também em outras regiões como a Austrália, Rússia, África e América Latina. O sistema se adaptou muito bem às condições rurais tendo em vista suas características de fácil operação e manutenção. Toda a estrutura era feita de metal e o sistema de bombeamento era feito por meio de bombas e pistões, favorecidos pelo alto torque fornecido pela grande número de pás. Até hoje esse sistema é largamente usado em várias partes do mundo para bombeamento d’água.
Desenvolvimento dos Aerogeradores no Século XX
Com o avanço da rede elétrica, foram feitas, também no início do século XX, várias pesquisas para o aproveitamento da energia eólica em geração de grandes blocos de energia. Enquanto os Estados Unidos estavam difundindo o uso de aerogeradores de pequeno porte nas fazendas e residências rurais isoladas, a
 Rússia investia na conexão de aerogeradores de médio e grande porte diretamente na rede.
O início da adaptação dos cata-ventos para geração de energia elétrica teve início no final do século XIX. Em 1888, Charles F. Bruch, um industrial voltado para eletrificação em campo, ergueu na cidade de Cleveland, Ohio, o primeiro cata-vento destinado à geração de energia elétrica. Tratava-se de um cata-vento que fornecia 12kW em corrente contínua para carregamento de baterias, as quais eram destinadas, sobretudo, para o fornecimento de energia para 350 lâmpadas incandescentes (SCIENTIFIC AMERICAN, 1890 apud SHEFHERD,1994) (RIGHTER,1991 apud SHEFHERD,1994). Bruch utilizou-se da configuração de um moinho para o seu invento. A roda principal, com suas 144 pás, tinha 17m de diâmetro em uma torre de 18m de altura. Todo o sistema era sustentado por um tubo metálico central de 36cm que possibilitava o giro de todo o sistema acompanhando, assim, o vento predominante. Esse sistema esteve em operação por 20 anos, sendo desativado em 1908. Sem dúvida, o cata-vento de Bruch foi um marco na utilização dos cata-ventos para a geração de energia elétrica.
O invento de Bruch apresentava três importantes inovações para o desenvolvimento do uso da energia eólica para geração de energia elétrica. Em primeiro lugar, a altura utilizada pelo invento estava dentro das categorias dos moinhos de ventos utilizados para beneficiamento de grãos e bombeamento d’água. Em segundo lugar, foi introduzido um mecanismo de grande fator de multiplicação da rotação das pás (50:1) que funcionava em dois estágios, possibilitando um
máximo aproveitamento do dínamo cujo funcionamento estava em 500rpm. Em terceiro lugar, esse invento foi a primeira e mais ambiciosa tentativa de se combinar a aerodinâmica e a estrutura dos moinhos de vento com as recentes inovações tecnológicas na produção de energia elétrica.
Um dos primeiros passos para o desenvolvimento de aerogeradores de grande porte para aplicações elétricas foi dado na Rússia em 1931. O aerogerador Balaclava (assim chamado) era um modelo avançado de 100kW conectado, por uma linha de transmissão de 6,3kV de 30km, a uma usina termelétrica de 20MW. Essa foi a primeira tentativa bem sucedida de se conectar um aerogerador de corrente alternada com uma usina termelétrica (SEKTOROV, 1934 apud SHEFHERD, 1994). A energia medida foi de 280.000kWh.ano, o que significa um fator médio de utilização de 32%. O gerador e o sistema de controle ficavam no alto da torre de 30 metros de altura, e a rotação era controlada pela variação do ângulo de passo das pás. O controle da posição era feito através de uma estrutura em treliças inclinada apoiada sobre um vagão em uma pista circular de trilhos. (CHESF-BRASCEP, 1987) ( SHEFHERD, 1994).
Figura 3 - Principais marcos do desenvolvimento da Energia Eólica no Século XX (Fonte: Dutra, 2001)
Após o desenvolvimento desse modelo, foram projetados outros modelos mais ambiciosos de 1MW e 5MW. Aparentemente esses projetos não foram concluídos devido à forte concorrência de outras tecnologias, principalmente a tecnologia de combustíveis fósseis que, com o surgimento de novas reservas, tornava-se mais competitiva economicamente contribuindo, assim, para o abandono de projetos ambiciosos de aerogeradores de grande porte.
A Segunda Guerra Mundial (1.939-1.945) contribuiu para o desenvolvimento dos aerogeradores de médio e grande porte, uma vez que os países em geral empenhavam grandes esforços no sentido de economizar combustíveis fósseis. Os Estados Unidos desenvolveram um projeto de construção do maior aerogerador até então projetado. Tratava-se do aerogerador Smith-Putnam cujo modelo apresentava 53,3m de diâmetro, uma torre de 33,5m de altura e duas pás de aço com 16 toneladas. Na geração elétrica, foi usado um gerador síncrono de 1.250kW com rotação constante de 28rpm, que funcionava em corrente alternada, conectado diretamente à rede elétrica local (VOADEN,1943 apud SHEFHERD, 1994) (PUTNAM,1948 apud SHEFHERD, 1994) (KOEPPL, 1982 apud SHEFHERD, 1994). Esse aerogerador iniciou seu funcionamento em 10 de outubro de 1941, em uma colina de Vermont chamada Grandpa’s Knob. Em março de 1945, após quatro anos de operação intermitente, uma das suas pás (que eram metálicas) quebrou-se por fadiga (SHEFHERD, 1994) (EWEA, 1998A).
Após o fim da Segunda Guerra, os combustíveis fósseis voltaram a abundar em todo o cenário mundial. Um estudo econômico na época mostrava que aquele aerogerador não era mais competitivo e, sendo assim, o projeto foi abandonado. Esse projeto foi pioneiro na organização de uma parceria entre a indústria e a universidade, objetivando pesquisas e desenvolvimento de novas tecnologias voltadas para a geração de energia elétrica através dos ventos. Essa parceria viabilizou o projeto com o maior número de inovações tecnológicas até então posto em funcionamento.
De uma forma geral, após a Segunda Guerra Mundial, o petróleo e grandes usinas hidrelétricas se tornaram extremamente competitivos economicamente, e os aerogeradores foram construídos apenas para fins de pesquisa , utilizando e aprimorando técnicas aeronáuticas na operação e desenvolvimento de pás, além de aperfeiçoamentos no sistema de geração. A Inglaterra, durante a década de cinqüenta, promoveu um grande estudo anemométrico em 100 localidades das Ilhas Britânicas culminando, em 1955, com a instalação de um aerogerador experimental de 100kW em Cape Costa, Ilhas Orkney (CHESF-BRASCEP, 1987) (DIVONE, 1994). Também na década de cinqüenta, foi desenvolvido um raro modelo de aerogerador de 100kW com as pás ocas e com a turbina e gerador na base da torre. Ambos os modelos desenvolvidos na Inglaterra foram abandonados por problemas operacionais e principalmente por desinteresse econômico.
A Dinamarca, no período inicial da 2º Guerra Mundial, apresentou um dos mais significativos crescimentos em energia eólica em toda Europa. Esse avanço deu-se sob a direção dos cientistas dinamarqueses Poul la Cour e Johannes Juul (JUUL, 1964 apud DIVONE, 1994). Sendo um país pobre em fontes energéticas naturais, a utilização da energia eólica teve uma grande importância quando, no período entre as duas guerras mundiais, o consumo de óleo combustível estava racionado. Durante a 2º Guerra Mundial, a companhia F.L.Smidth (F.L.S) foi a pioneira no desenvolvimento de uma série de aerogeradores de pequeno porte, na faixa de 45kW. Nesse período, a energia eólica na Dinamarca produzia, eventualmente, cerca de 4 milhões de quilowatt-hora anuais, dada a grande utilização dessas turbinas em todo o país. O sucesso dos aerogeradores de pequeno porte da F.L.S, que ainda operavam em corrente contínua, possibilitou um projeto de grande porte ainda mais ousado. Projetado por Johannes Juul, um aerogerador de 200kW com 24m de diâmetro de rotor foi instalado nos anos de 1956 e 1957 na ilha de Gedser. Esse aerogerador apresentava três pás e era sustentado por uma torre de concreto. O sistema forneceu energia em corrente alternada para a companhia elétrica SydÆstsjaellands Elektricitets Aktieselskab (SEAS), no período entre 1958 e 1967, quando o fator de capacidade atingiu a meta de 20% em alguns dos anos de operação. (DIVONE, 1994) (EWEA, 1998a)
A França também se empenhou nas pesquisas de aerogeradores conectados à rede elétrica. Entre 1958 e 1966 foram construídos diversos aerogeradores de grande porte. Entre os principais estavam três aerogeradores de eixo horizontal e três pás. Um dos modelos apresentava 30 metros de diâmetro de pá com potência de 800 kW a vento de 16,5m/s. Esse modelo esteve em operação, conectado à rede EDF, nos anos de 1958 a 1963 (CHESF-BRASCEP, 1987) (BONNEFILLE, 1974 apud DIVONE, 1994). Todo o sistema elétrico funcionou em estado satisfatório, o que não ocorreu, entretanto, com diversas partes mecânicas. O mais importante desse projeto foi, sem dúvida, o bom funcionamento interligado à rede elétrica de corrente contínua. O segundo aerogerador apresentava 21 metros de diâmetro operando com potência de 132kW a vento de 13,5m/s; foi instalado próximo ao canal inglês de Saint-Remy-des-Landes, onde operou com sucesso durante três anos, com um total de 60 dias em manutenção por problemas diversos (CHESF-BRASCEP, 1987) (DIVONE, 1994). O terceiro aerogerador 
operou por apenas sete meses entre 1963 e 1964. Tratava-se de um aerogerador que operava com potência de 1.085kW a vento de 16,5m/s, apresentava três pás com um rotor de 35m. Esses três protótipos mostraram claramente a possibilidade de se conectar aerogeradores à rede de distribuição de energia elétrica. (DIVONE, 1994)
Durante o período entre 1955 e 1968, a Alemanha construiu e operou um aerogerador com o maior número de inovações tecnológicas na época. Os avanços tecnológicos desse modelo persistem até hoje na concepção dos modelos atuais, mostrando o seu sucesso de operação. Tratava-se de um aerogerador de 34 metros de diâmetro operando com potência de 100kW, a ventos de 8m/s (HÜTTER, 1973, 1974 apud DIVONE, 1994). Esse aerogerador possuía rotor leve em materiais compostos, duas pás a jusante da torre, sistema de orientação amortecida por rotores laterais e torre de tubos estaiada; operou por mais de 4.000 horas entre 1957 e 1968. As pás, por serem feitas de materiais compostos, aliviaram os esforços em rolamentos, diminuindo assim os problemas de fadiga. Essa inovação mostrou ser muito mais eficiente comparada aos modelos até então feitos de metais. Em 1968, quando o modelo foi desmontado e o projeto encerrado por falta de verba, as pás do aerogerador apresentavam perfeitas condições de uso (CHESF-BRASCEP, 1987) (DIVONE,
1994).
A evolução comercial de aerogeradores de grande porte
O comércio de aerogeradores no mundo se desenvolveu rapidamente em tecnologia e tamanhos durante os últimos 15 anos. A figura 4 mostra o impressionante desenvolvimento do tamanho e da potência de aerogeradores desde 1985
Figura 4 - Evolução dos aerogeradores desde 1985 até 2005 (Fonte: DEWI,2005)
A capacidade instalada de geração eólica mundo
O perfil do crescimento da energia eólica na década de 90 indica perspectivas promissoras para o crescimento da indústria eólica mundial para as próximas décadas. Mesmo considerando-se uma desaceleração no aumento da potência instalada nos últimos anos, a procura por novos mercados e o desenvolvimento de aerogeradores de maior porte mostram boas perspectivas para um crescimento mais sustentável e não tão acelerado para a próxima década. A tabela 1 mostra a potência eólica instalada em diversos países desde 1999.
Tabela 1 - Capacidade instalada de geração eólica em MW por País.
	 
	Total instalado em 2015 (MW)
	Novas instalações em 2016 (MW)
	Total instalado em 2016 (MW)
	 China
	145.362
	23.328
	168.690
	 Estados Unidos
	73.991
	8.203
	82.184
	 Alemanha
	44.941
	5.443
	50.018
	 Índia
	25.088
	3.612
	28.700
	 Espanha
	23.025
	49
	23.074
	 Reino Unido
	13.809
	736
	14.543
	 França
	10.505
	1.561
	12.066
	 Canadá
	11.219
	702
	11.900
	 Brasil
	 8.726
	2.014
	10.740
	 Itália
	 8.975
	282
	 9.257
	 Suécia
	 6.029
	493
	 6.520
	 Turquia
	 4.694
	1.387
	 6.081
	 Polônia
	 5.100
	682
	 5.782
	 Portugal
	 5.050
	268
	 5.316
	 Dinamarca
	 5.064
	220
	 5.228
	 Holanda
	 3.443
	887
	 4.328
	 Austrália
	 4.187
	140
	 4.327
	 México
	 3.073
	454
	 3.527
	 Japção
	 3.038
	196
	 3.234
	 Romênia
	 2.976
	52
	 3.028
	 Irlanda
	 2.446
	384
	 2.830
	 Austria
	 2.404
	228
	 2.632
	 Belgica
	 2.218
	177
	 2.386
	 África do Sul
	 1.053
	418
	 1.471
	 Chile
	911
	513
	 1.424
	 Uruguai
	845
	365
	 1.210
	 Korea do Sul
	835
	201
	 1.031
	 Egito
	810
	 -
	810
	 Marrocos
	787
	 -
	787
	Taiwan
	647
	35
	682
	 Nova Zelandia
	623
	 -
	623
	 Paquistão
	308
	282
	591
	 Etiópia
	324
	 -
	324
	 Costa Rica
	278
	20
	298
	 Argentina
	279
	 -
	279
	 Panamá
	270
	 -
	270
	 Tunísia
	245
	 -
	245
	 Perú
	148
	93
	241
	 Thailandia
	223
	 -
	223
	 Filipina
	216
	 -
	216
	Honduras
	176
	 -
	176
	 Caribe
	164
	 -
	164
	 República Dominicana
	86
	50
	135
	 Jordania
	119
	 -
	119
	 Ilhas do Pacífico
	13
	 -
	13
	 Outros Países
	 7.958
	1.126
	 9.026
	Total
	432.681
	54.601
	486.749
  
		2. O Recurso Eólico 
A energia eólica provém da radiação solar uma vez que os ventos são gerados pelo aquecimento não uniforme da superfície terrestre. Uma estimativa da energia total disponível dos ventos ao redor do planeta pode ser feita a partir da hipótese
 
de que, aproximadamente, 2% da energia solar absorvida pela Terra é convertida 
em energia cinética dos ventos. Este percentual, embora pareça pequeno, representa centena de vezes a potência anual instalada nas centrais elétricas do mundo.
Os ventos que sopram em escala global e aqueles que se manifestam em pequena escala são influenciados por diferentes aspectos, entre os quais destacam-se a altura, a rugosidade, os obstáculos e o relevo.
A seguir serão descritos os mecanismos de geração dos ventos e os principais fatores de influência no regime dos ventos de uma região.
Mecanismos de Geração dos Ventos
A energia eólica pode ser considerada como uma das formas em que se manifesta a energia proveniente do Sol, isto porque os ventos são causados pelo aquecimento diferenciado da atmosfera. Essa não uniformidade no aquecimento da atmosfera deve ser creditada, entre outros fatores, à orientação dos raios solares e aos movimentos da Terra.
As regiões tropicais, que recebem os raios solares quase que perpendicularmente, são mais aquecidas do que as regiões polares. Conseqüentemente, o ar quente que se encontra nas baixas altitudes das regiões tropicais tende a subir, sendo substituído por uma massa de ar mais frio que se desloca das regiões polares. O deslocamento de massas de ar determina a formação dos ventos. A figura 5 apresenta esse mecanismo.
Existem locais no globo terrestre nos quais os ventos jamais cessam de “soprar”, pois os mecanismos que os produzem (aquecimento no equador e resfriamento nos pólos) estão sempre presentes na natureza. São chamados de ventos planetários ou constantes, e podem ser classificados em:
Alísios: ventos que sopram dos trópicos para o Equador, em baixas altitudes.
Contra-Alísios: ventos que sopram do Equador para os pólos, em altas altitudes.
Ventos do Oeste: ventos que sopram dos trópicos para os pólos.
Polares: ventos frios que sopram dos pólos para as zonas temperadas
.
Figura 5 - Formação dos ventos devido ao deslocamento das massas de ar.
(Fonte: Atlas Eólico do Brasil, 1998)
Tendo em vista que o eixo da Terra está inclinado de 23,5° em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol, variações sazonais na distribuição de radiação recebida na superfície da Terra resultam em variações sazonais na intensidade e duração dos ventos, em qualquer local da superfície terrestre. Como resultado surgem os ventos continentais ou periódicos e compreendem as monções e as brisas.
As monções são ventos periódicos que mudam de direção a cada seis meses aproximadamente. Em geral, as monções sopram em determinada direção em uma estação do ano e em sentido contrário em outra estação.
Em função das diferentes capacidades de refletir, absorver e emitir o calor recebido do Sol, inerentes à cada tipo de superfície (tais como mares e continentes), surgem as brisas que caracterizam-se por serem ventos periódicos que sopram do mar para o continente e vice-versa. No período diurno, devido à maior capacidade da terra de refletir os raios solares, a temperatura do ar aumenta e, como conseqüência, forma-se uma corrente de ar que sopra do mar para a terra (brisa marítima). À noite, a temperatura da terra cai mais rapidamente do que a temperatura da água e, assim, ocorre a brisa terrestre que sopra da terra para o mar. Normalmente, a intensidade da brisa terrestre é menor do que a da brisa marítima devido à menor diferença de temperatura que ocorre no período noturno.
Sobreposto ao sistema de geração dos ventos descrito acima, encontram-se os ventos locais, que são originados por outros mecanismos mais específicos. São ventos que sopram em determinadas regiões e são resultantes das condições locais, que os tornam bastante individualizados. A mais conhecida manifestação local dos ventos é observada nos vales e montanhas. Durante o dia, o ar quente nas encostas da montanha se eleva e o ar mais frio desce sobre o vale para substituir o ar que subiu. No período noturno, a direção em que sopram os ventos é novamente revertida, e o ar frio das montanhas desce e se acumula nos vales.
Fatores que influenciam o regime dos ventos
O comportamento estatístico do vento ao longo do dia é um fator que é influenciado pela variação de velocidade do vento ao longo do tempo. As características topográficas de uma região também influenciam o comportamento dos ventos uma vez que, em uma determinada área, podem ocorrer diferenças de velocidade, ocasionando a redução ou aceleração na velocidade do vento. Além das variações topográficas e de rugosidade do solo, a velocidade também varia seu comportamento com a altura.
Tendo em vista que a velocidade do vento pode variar significativamente em curtas distâncias (algumas centenas de metros), os procedimentos para avaliar o local, no qual se deseja instalar aerogeradores, devem levar em consideração todos os parâmetros regionais que influenciam nas condições do vento. Entre os principais fatores de influência no
regime dos ventos destacam-se:
A variação da velocidade com a altura;
A rugosidade do terreno, que é caracterizada pela vegetação, utilização da terra e construções;
Presença de obstáculos nas redondezas;
Relevo que pode causar efeito de aceleração ou desaceleração no escoamento do ar.
As informações necessárias para o levantamento das condições regionais podem ser obtidas a partir de mapas topográficos e de uma visita ao local de interesse para avaliar e modelar a rugosidade e os obstáculos. O uso de imagens aéreas e dados de satélite também contribuem para uma análise mais acurada.
A figura 6 mostra, de uma forma genérica, como os ventos se comportam quando estão sob a influência das características da superfície do solo.
Figura 6 - Comportamento do vento sob a influência das características do terreno
(Fonte: Atlas Eólico do Brasil, 1998)
 
 
	3. Energia e Potência Extraída do Vento
A energia cinética de uma massa de ar m em movimento a uma velocidade v é dada por:
(3.1)
Considerando a mesma massa de ar m em movimento a uma velocidade v, perpendicular a uma sessão transversal de um cilindro imaginário (figura 7), pode-se demonstrar que a potênica disponível no vento que passa pela seção A, transversal ao fluxo de ar, é dada por:
(3.2)
Onde:
P = potência do vento [W]
ρ = massa específica do ar [kg/m3]
A = área da seção transversal [m2]
v = velocidade do vento [m/s]
Figura 7 - Fluxo de ar através de uma área transversal A
A expressão 3.2 também pode ser escrita por unidade de área, definindo, desta forma, a densidade de potência DP, ou fluxo de potência:
(3.3)
Ao reduzir a velocidade do deslocamento da massa de ar, a energia cinética do vento é convertida em energia mecânica através da rotação das pás. A potência disponível no vento não pode ser totalmente aproveitada pelo aerogerador na conversão de energia elétrica. Para levar em conta esta característica física, é introduzido um índice denominado coeficiente de potência cp, que pode ser definido como a fração da potência eólica disponível que é extraída pelas pás do rotor.
Para determinar o valor máximo desta parcela de energia extraída do vento (cp máximo), o físico alemão Albert Betz considerou um conjunto de pás em um tubo onde v1 representa a velocidade do vento na região anterior às pás, v2 a velocidade do vento no nível das pás e v3 a velocidade no vento após deixar as pás, conforme apresentado na figura 8.
Figura 8 – Perdas de velocidade do vento na passagem por um conjunto de pás.
Como na figura 8, Betz assume um deslocamento homogêneo do fluxo de ar a uma velocidade v1 que é retardada pelo conjunto de pás, assumindo uma velocidade v3 a jusante das pás. Pela lei da continuidade, temos que:
(3.4)
Como a redução da pressão do ar é mínima, a densidade do ar pode ser considerada constante. A energia cinética extraída pelo aerogerador é a diferença entre a energia cinética a montante e a energia cinética a jusante do conjunto de pás:
(3.5)
A potência extraída do vento por sua vez é dada por:
(3.6)
Neste ponto é necessário fazer duas considerações extremas sobre a relação entre as velocidades v1 e v3:
A velocidade do vento não é alterada (v1 = v3) – Neste caso nenhuma potência é extraída;
A velocidade do vento é reduzida a valor zero (v3 = 0) – Neste caso o fluxo de massa de ar é zero, o que significa também que nenhuma potência seja retirada.
A partir dessas duas considerações extremas, a velocidade referente ao máximo de potência extraída é um valor entre v1 e v3. Este valor pode ser calculado se a velocidade no rotor v2 é conhecida. A massa de ar é dada por:
(3.7)
Pelo teorema de Rankine-Froude, pode-se assumir que a relação entre as velocidades v1, v2 e v3 é dada por:
(3.8)
Se a massa de ar apresentada na equação 3.7 e a velocidade v2 apresentada na equação 3.8 forem inseridas na mesma equação 3.6, tem-se:
(3.9)
Onde:
Potência do Vento =
Coeficiente de Potência 
Figura 9 – Distribuição de cp em função de v3/v1
Ao considerar o coeficiente de potência cp em função de v3/v1 temos que:
A figura 10 mostra as principais forças atuantes em uma pá do aerogerador, assim como os ângulos de ataque (α) e de passo (β). A força de sustentação é perpendicular ao fluxo do vento resultante visto pela pá (Vres), resultado da subtração vetorial da velocidade do vento incidente (Vw) com a velocidade tangencial da pá do aerogerador (Vtan), conforme a equação (3.10).
(3.10)
A força de arrasto é produzida na mesma direção de Vres. A resultante das componentes da força de sustentação e de arrasto na direção Vtan, produz o torque do aerogerador.
Figura 10 – Principais forças atuantes em uma pá de aerogerador
(Fonte: Montezano, 2008)
A potência mecânica extraída do vento pelo aerogerador depende de vários fatores. Mas tratando-se de estudos elétricos, o modelo geralmente apresentado nas literaturas é simplificado pelas equações (3.11) e (3.12). (PAVINATTO, 2005)
(3.11)
Com:
(3.12)
Onde:
cp – coeficiente de potência do aerogerador
λ – razão entre a velocidade tangencial da ponta da pá e a velocidade do vento incidente (tip speed ratio)
ωwt – velocidade angular da aerogerador [rad/s]
R – raio da aerogerador [m]
ρ – densidade do ar [Kg/m3]
A – área varrida pelo rotor da aerogerador [m2]
vw – velocidade do vento incidente na aerogerador [m/s]
Figura 11 – Característica cp(λ, β) traçadas em função de aproximações numéricas
(Fonte: Montezano, 2008)
Na equação (3.11), o coeficiente de potência cp(λ, β) depende das características do aerogerador, sendo função da razão de velocidades λ e do ângulo de passo β das pás (pitch) do aerogerador. O cp(λ, β) é expresso como uma característica bidimensional.
Aproximações numéricas normalmente são desenvolvidas para o cálculo 
de cp para valores dados de λ e β (RAIAMBAL e CHELLAMUTH, 2002 apud PAVINATTO, 2005). A figura 11 mostra a característica cp(λ, β) traçada para vários valores de β.
 
	4. Tipos de Aerogeradores para Geração de Energia Elétrica
Rotores de Eixo Vertical
Em geral, os rotores de eixo vertical têm a vantagem de não necessitarem de mecanismos de acompanhamento para variações da direção do vento, o que reduz a complexidade do projeto e os esforços devido às forças de Coriolis. Os rotores de eixo vertical também podem ser movidos por forças de sustentação (lift) e por forças de arrasto (drag). Os principais tipos de rotores de eixo vertical são 
Darrieus, Savonius e turbinas com torre de vórtices. Os rotores do tipo Darrieus são movidos por forças de sustentação e constituem-se de lâminas curvas (duas ou três) de perfil aerodinâmico, atadas pelas duas pontas ao eixo vertical.
Figura 12 - Aerogerador experimental de eixo vertical (SANDIA, 2006)
Rotores de Eixo Horizontal
Os rotores de eixo horizontal são os mais comuns, e grande parte da experiência mundial está voltada para a sua utilização. São movidos por forças aerodinâmicas chamadas de forças de sustentação (lift) e forças de arrasto (drag). Um corpo que obstrui o movimento do vento sofre a ação de forças que atuam perpendicularmente ao escoamento (forças de sustentação) e de forças que atuam na direção do escoamento (forças de arrasto). Ambas são proporcionais ao quadrado da velocidade relativa do vento. Adicionalmente, as forças de sustentação dependem da geometria do corpo e do ângulo de ataque (formado entre a velocidade relativa do vento e o eixo do corpo).
Os rotores que giram predominantemente sob o efeito de forças de sustentação permitem liberar muito mais potência do que aqueles que giram sob efeito de forças de arrasto, para uma mesma velocidade de vento.
Os rotores de eixo horizontal ao longo do vento (aerogeradores convencionais) são predominantemente movidos por forças de sustentação e devem possuir mecanismos capazes de permitir que o disco varrido pelas pás esteja sempre em posição perpendicular ao vento. Tais rotores podem ser constituídos de uma pá e contrapeso,
duas pás, três pás ou múltiplas pás (multivane fans). 
Construtivamente, as pás podem ter as mais variadas formas e empregar os mais variados materiais. Em geral, utilizam-se pás rígidas de madeira, alumínio ou fibra de vidro reforçada.
Figura 13 - Aerogerador de eixo horizontal
Quanto à posição do rotor em relação à torre, o disco varrido pelas pás pode estar a jusante do vento (down wind) ou a montante do vento (up wind). No primeiro caso, a “sombra” da torre provoca vibrações nas pás. No segundo caso, a “sombra” das pás provoca esforços vibratórios na torre. Sistemas a montante do vento necessitam de mecanismos de orientação do rotor com o fluxo de vento, enquanto nos sistemas a jusante do vento, a orientação realiza-se automaticamente.
Os rotores mais utilizados para geração de energia elétrica são os de eixo horizontal do tipo hélice, normalmente compostos de 3 pás ou em alguns casos (velocidades médias muito altas e possibilidade de geração de maior ruído acústico) 1 ou 2 pás.
Componentes de um aerogerador de eixo horizontal
As principais configurações de um aerogerador de eixo horizontal podem ser vistas na figura 14. Estes aerogeradores são diferenciadas pelo tamanho e formato da nacele, pela presença ou não de uma caixa multiplicadora e pelo tipo de gerador utilizado (convencional ou multipolos). A seguir são apresentados os principais 
componentes do aerogerador que são, de uma forma geral, a torre, a nacele e o rotor.
Figura 14 - Componentes de um aerogerador de eixo horizontal
Nacele
É a carcaça montada sobre a torre, onde se situam o gerador, a caixa de engrenagens (quando utilizada), todo o sistema de controle, medição do vento e motores para rotação do sistema para o melhor posicionamento em relação ao vento. A figura 15 e 16 mostram os principais componentes instalados em dois tipos de naceles, uma delas utilizando um gerador convencional e outra utilizando um gerador multipolos.
	
	
Figura 15 – Vista do interior da nacele de um aerogerador utilizando um gerador convencional
(Fonte: VESTAS, 2006)
	
	
Figura 16 – Vista do interior da nacele de um aerogerador utilizando um gerador multipolos
(Fonte: ENERCON, 2006)
Pás, cubo e eixo
As pás são perfis aerodinâmicos responsáveis pela interação com o vento, convertendo parte de sua energia cinética em trabalho mecânico. Inicialmente fabricadas em alumínio, atualmente são fabricadas em fibras de vidro reforçadas com epoxi. Nos aerogeradores que usam controle de velocidade por passo, a pá dispõe de rolamentos em sua base para que possa girar, modificando assim seu ângulo de ataque.
As pás são fixadas através de flanges em uma estrutura metálica a frente do aerogerador denominada cubo. Esta estrutura é construída em aço ou liga de alta resistência. Para os aerogeradores que utilizem o controle de velocidade por passo, o cubo, além de apresentar os rolamentos para fixação das pás, também acomoda 
os mecanismos e motores para o ajuste do ângulo de ataque de todas as pás. É importante citar que por se tratar de uma peça mecânica de alta resistência, o cubo é montado de tal forma que, ao sair da fábrica, este apresenta-se como peça única e compacta viabilizando que, mesmo para os aerogeradores de grande porte, seu transporte seja feito sem a necessidade de montagens no local da instalação.
O eixo é o responsável pelo acoplamento do cubo ao gerador, fazendo a transferência da energia mecânica da turbina. É construído em aço ou liga metálica de alta resistência.
   
Figura 17 – Detalhe de um e um pátio com diversos modelos de pás
Transmissão e Caixa Multiplicadora
A transmissão, que engloba a caixa multiplicadora, possui a finalidade de transmitir a energia mecânica entregue pelo eixo do rotor até o gerador. É composta por eixos, mancais, engrenagens de transmissão e acoplamentos. A figura 14 apresenta a localização da caixa multiplicadora dentro do sistema de geração eólica.
O projeto tradicional de uma turbina eólica consiste em colocar a caixa de transmissão mecânica entre o rotor e o gerador, de forma a adaptar a baixa velocidade do rotor à velocidade de rotação mais elevada dos geradores convencionais.
A velocidade angular dos rotores geralmente varia na faixa de 20 a 150rpm, devido às restrições de velocidade na ponta da pá (tip speed). Entretanto, geradores (sobretudo geradores síncronos) trabalham em rotações muito mais elevadas (em geral, entre 1.200 a 1.800rpm), tornando necessária a instalação de um sistema de multiplicação entre os eixos.
Mais recentemente, alguns fabricantes desenvolveram com sucesso aerogeradores sem a caixa multiplicadora e abandonaram a forma tradicional de construí-los. Assim, ao invés de utilizar a caixa de engrenagens com alta relação de transmissão, necessária para alcançar a elevada rotação dos geradores, utilizam-se geradores multipolos de baixa velocidade e grandes dimensões.
Os dois tipos de projetos possuem suas vantagens e desvantagens e a decisão em usar o multiplicador ou fabricar um aerogerador sem caixa de transmissão é, antes de tudo, uma questão de filosofia do fabricante.
Figura 18 - Gerador conectado a caixa de engrenagens (vista à direita)
Gerador
A transformação da energia mecânica de rotação em energia elétrica através de equipamentos de conversão eletro-mecânica é um problema tecnologicamente dominado e, portanto, encontram-se vários fabricantes de geradores disponíveis no mercado.
Entretanto, a integração de geradores no sistema de conversão eólica constitui-se em um grande problema, que envolve principalmente:
variações na velocidade do vento (extensa faixa de rotações por minuto para a geração);
variações do torque de entrada (uma vez que variações na velocidade do
 vento induzem variações de potência disponível no eixo);
exigência de freqüência e tensão constante na energia final produzida;
dificuldade de instalação, operação e manutenção devido ao isolamento geográfico de tais sistemas, sobretudo em caso de pequena escala de produção (isto é, necessitam ter alta confiabilidade).
Atualmente, existem várias alternativas de conjuntos moto-geradores, entre eles: geradores de corrente contínua, geradores síncronos, geradores assíncronos, geradores de comutador de corrente alternada. Cada uma delas apresenta vantagens e desvantagens que devem ser analisadas com cuidado na sua incorporação ao sistema de conversão de energia eólica.
Figura 19 - Gerador convencional 
Figura 20 - Gerador multipolos
Torre
As torres são necessárias para sustentar e posicionar o rotor a uma altura conveniente para o seu funcionamento. É um item estrutural de grande porte e de elevada contribuição no custo do sistema. Inicialmente, as turbinas utilizavam torres de metal treliçado. Com o uso de geradores com potências cada vez 
maiores, as naceles passaram a sustentar um peso muito elevado tanto do gerador quanto das pás. Desta forma, para dar maior mobilidade e segurança para sustentar toda a nacele em alturas cada vez maiores, tem-se utilizado torres de metal tubular ou de concreto que podem ser sustentadas ou não por cabos tensores.
Mecanismo de Controle
Os mecanismos de controle destinam-se à orientação do rotor, ao controle de velocidade, ao controle de carga, etc. Pela variedade de controles, existe uma enorme variedade de mecanismos que podem ser mecânicos (velocidade, passo, freio), aerodinâmicos (posicionamento do rotor) ou eletrônicos (controle da carga).
Os modernos aerogeradores utilizam dois diferentes princípios de controle aerodinâmico para limitar a extração de potência à potência nominal do aerogerador. São chamados de controle estol (Stall) e controle de passo (Pitch). No passado, a maioria dos aerogeradores usavam o controle estol simples; atualmente, entretanto, com o aumento do tamanho das máquinas, os fabricantes estão optando pelo sistema de controle de passo, que oferece maior flexibilidade na operação das turbinas eólicas.
Controle de Passo
O controle
de passo é um sistema ativo que normalmente necessita de uma informação vinda do sistema de controle. Sempre que a potência nominal do gerador é ultrapassada, devido à um aumento da velocidade do vento, as pás do rotor giram em torno do seu eixo longitudinal; em outras palavras, as pás mudam o seu ângulo de passo para reduzir o ângulo de ataque. Esta redução do ângulo de ataque diminui as forças aerodinâmicas atuantes e, conseqüentemente, a extração de potência do vento. Para todas as velocidades de vento superiores à velocidade nominal, o ângulo é escolhido de forma que o aerogerador produza apenas a potência nominal.
Figura 21 - Fluxo aderente ao perfil
Sob todas as condições de vento, o escoamento em torno dos perfis das pás do rotor é bastante aderente à superfície (Figura 21), produzindo, portanto, sustentação aerodinâmica e pequenas forças de arrasto. Aerogeradores com controle de passo são mais sofisticadas do que as de passo fixo, controladas por estol, porque necessitam de um sistema de variação de passo. Por outro lado, elas possuem certas vantagens:
permitem controle de potência ativo sob todas as condições de vento, também sob potências parciais
alcançam a potência nominal mesmo sob condições de baixa massa específica do ar (grandes altitudes dos sítios, altas temperaturas)
maior produção de energia sob as mesmas condições (sem diminuição da eficiência na adaptação ao estol da pá)
partida simples do rotor pela mudança do passo
fortes freios desnecessários para paradas de emergência do rotor
cargas das pás do rotor decrescentes com ventos aumentando acima da potência nominal
posição de embandeiramento das pás do rotor para cargas pequenas em ventos extremos
massas das pás do rotor menores levam a massas menores dos aerogeradores
Figura 22 - Forma típica de uma curva de potência de um
aerogerador com controle de passo
Controle Estol
O controle estol é um sistema passivo que reage à velocidade do vento. As pás do rotor são fixas em seu ângulo de passo e não podem girar em torno de seu eixo longitudinal. O ângulo de passo é escolhido de forma que, para velocidades de vento superiores a velocidade nominal, o escoamento em torno do perfil da pá do rotor descola da superfície da pá (estol) (Figura 23), reduzindo as forças de sustentação e aumentando as forças de arrasto. Menores sustentações e maiores arrastos atuam contra um aumento da potência do rotor. Para evitar que o efeito estol ocorra em todas as posições radiais das pás ao mesmo tempo, o que reduziria significativamente a potência do rotor, as pás possuem uma pequena torção longitudinal que as levam a um suave desenvolvimento deste efeito.
Figura 23 - Fluxo separado (estol) em volta do perfil
Sob todas as condições de ventos superiores à velocidade nominal o fluxo em torno dos perfis das pás do rotor é, pelo menos, parcialmente descolado da superfície (Figura 23), produzindo, portanto sustentações menores e forças de arrasto muito mais elevadas. Aerogeradores com controle estol são mais simples do que as de controle de passo porque elas não necessitam de um sistema de mudança de passo. Em comparação com os aerogeradores com controle de passo, eles possuem, em princípio, as seguintes vantagens:
inexistência de sistema de controle de passo
estrutura de cubo do rotor simples
menor manutenção devido a um número menor de peças móveis
auto-confiabilidade do controle de potência
Em termos mundiais, o conceito de controle através de estol domina. A maioria dos fabricantes utiliza esta possibilidade simples de controle de potência, que sempre necessita uma velocidade constante do rotor, geralmente dada pelo gerador de indução diretamente acoplado à rede.
Apenas nos dois últimos anos uma mistura de controle por estol e de passo apareceu, o conhecido “estol ativo”. Neste caso, o passo da pá do rotor é girado na direção do estol e não na direção da posição de embandeiramento (menor sustentação) como é feito em sistema de passo normais. As vantagens deste sistema são:
são necessárias pequeníssimas mudanças no ângulo do passo
possibilidade de controle da potência sob condições de potência parcial (ventos baixos)
a posição de embandeiramento das pás do rotor para cargas pequenas em situação de ventos extremos
Figura 24 - Curva de potência  típica de um aerogerador com controle tipo estol.
 
	
5. Aplicações dos Sistemas Eólicos
Um sistema eólico pode ser utilizado em três aplicações distintas: sistemas isolados, sistemas híbridos e sistemas interligados à rede. Os sistemas obedecem a uma configuração básica, necessitam de uma unidade de controle de potência e, em determinados casos, de uma unidade de armazenamento.
Figura 27 - Considerações sobre o tamanho dos aerogeradores e suas principais aplicações
Sistemas Isolados
Os sistemas isolados, em geral, utilizam alguma forma de armazenamento de energia. Este armazenamento pode ser feito através de baterias, com o objetivo de utilizar aparelhos elétricos, ou na forma de energia gravitacional, com a finalidade de armazenar a água bombeada em reservatórios para posterior utilização. Alguns sistemas isolados não necessitam de armazenamento, como no caso dos sistemas para irrigação onde toda a água bombeada é diretamente consumida.
Os sistemas que armazenam energia em baterias necessitam de um dispositivo para controlar a carga e a descarga da bateria. O controlador de carga tem como principal objetivo evitar danos à bateria por sobrecarga ou descarga profunda.
Para alimentação de equipamentos que operam com corrente alternada (CA) é necessário a utilização de um inversor. Este dispositivo geralmente incorpora um seguidor do ponto de máxima potência necessário para otimização da potência produzida. Este sistema é usado quando se deseja utilizar eletrodomésticos convencionais.
Figura 28 - Configuração de um sistema eólico isolado
Sistemas Híbridos
Os sistemas híbridos são aqueles que, desconectados da rede convencional, apresentam várias fontes de geração de energia como, por exemplo, turbinas eólicas, geração diesel, módulos fotovoltaicos, entre outras. A utilização de várias formas de geração de energia elétrica aumenta a complexidade do sistema e exige a otimização do uso de cada uma das fontes. Nesses casos, é necessário realizar um controle de todas as fontes para que haja máxima eficiência na entrega da energia para o usuário.
Em geral, os sistemas híbridos são empregados em sistemas de médio a grande porte destinados a atender um número maior de usuários. Por trabalhar com cargas em corrente alternada, o sistema híbrido também necessita de um inversor. Devido à grande complexidade de arranjos e multiplicidade de opções, a forma de otimização do sistema torna-se um estudo particular a cada caso.
Figura 29 – Configuração de um sistema híbrido solar-eolico-diesel
Sistemas Interligados à Rede
Os sistemas interligados à rede utilizam um grande número de aerogeradores e não necessitam de sistemas de armazenamento de energia, pois toda a geração é entregue diretamente à rede elétrica. O total de potência instalada no mundo de sistemas eólicos interligados à rede somam aproximadamente 120 GW (WWEA,2009).
Figura 30 – Parque eólico conectado à rede – Parque Eólico da Prainha - CE
Sistemas Off-Shore
As instalações off-shore representa a nova fronteira da utilização da energia eólica. Embora representem instalações de maior custo de transporte, instalação e manutenção, as instalações off-shore têm crescido a cada ano principalmente com o esgotamento de áreas de grande potencial eólico em terra.
A indústria eólica tem investido no desenvolvimento tecnológico da adaptação das turbinas eólicas convencionais para uso no mar. Além do desenvolvimento tecnológico, os projetos off-shore necessitam de estratégias especiais quanto ao tipo de transporte das máquinas, sua instalação e operação. Todo o projeto deve ser coordenado de forma a utilizarem os períodos onde as condições marítimas propiciem um
deslocamento e uma instalação com segurança.
Figura 31 – Parque eólico instalado no mar do norte (Fonte:BRITSC,2005)
 
	
6. Atlas do Potencial Eólico Brasileiro
Distribuição da velocidade média anual do vento
Fig. 33 - Mapa temático da Velocidade Média Anual do Vento a 50 metros de Altura em m/s
(Fonte: Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, 2001)
 
Cálculo do Potencial Eólico Brasileiro
(Fonte: Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, 2001)
 
	1. Introdução
O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, inesgotável na escala terrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje, sem sombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio. E quando se fala em energia, deve-se lembrar que o Sol é responsável pela origem de praticamente todas as outras fontes de energia. Em outras palavras, as fontes de energia são, em última instância, derivadas da energia do Sol.
É a partir da energia do Sol que se dá a evaporação, origem do ciclo das águas, que possibilita o represamento e a conseqüente geração de eletricidade (hidroeletricidade). A radiação solar também induz a circulação atmosférica em larga escala, causando os ventos. Petróleo, carvão e gás natural foram gerados a partir de resíduos de plantas e animais que, originalmente, obtiveram a energia 
necessária ao seu desenvolvimento, da radiação solar.
Algumas formas de utilização da energia solar são apresentadas a seguir.
Energia Solar Fototérmica
Nesse caso, estamos interessados na quantidade de energia que um determinado corpo é capaz de absorver, sob a forma de calor, a partir da radiação solar incidente no mesmo. A utilização dessa forma de energia implica saber captá-la e armazená-la. Os equipamentos mais difundidos com o objetivo específico de se utilizar a energia solar fototérmica são conhecidos como coletores solares.
Os coletores solares são aquecedores de fluidos (líquidos ou gasosos) e são classificados em coletores concentradores e coletores planos em função da existência ou não de dispositivos de concentração da radiação solar. O fluido aquecido é mantido em reservatórios termicamente isolados até o seu uso final (água aquecida para banho, ar quente para secagem de grãos, gases para acionamento de turbinas, etc.).
Os coletores solares planos são, hoje, largamente utilizados para aquecimento de água em residências, hospitais, hotéis, etc. devido ao conforto proporcionado e a redução do consumo de energia elétrica.
Arquitetura Bioclimática
Chama-se arquitetura bioclimática o estudo que visa harmonizar as construções ao clima e características locais, pensando no homem que habitará ou trabalhará nelas, e tirando partido da energia solar, através de correntes convectivas naturais e de microclimas criados por vegetação apropriada. É a adoção de soluções arquitetônicas e urbanísticas adaptadas às condições específicas (clima e hábitos de consumo) de cada lugar, utilizando, para isso, a energia que pode ser diretamente obtida das condições locais.
A arquitetura bioclimática não se restringe a características arquitetônicas adequadas. Preocupa-se, também, com o desenvolvimento de equipamentos e sistemas que são necessários ao uso da edificação (aquecimento de água, circulação de ar e de água, iluminação, conservação de alimentos, etc.) e com o uso de materiais de conteúdo energético tão baixo quanto possível.
Energia Solar Fotovoltaica
A Energia Solar Fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). O efeito fotovoltaico, relatado por Edmond Becquerel, em 1839, é o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de conversão.
Inicialmente o desenvolvimento da tecnologia apoiou-se na busca, por empresas do setor de telecomunicações, de fontes de energia para sistemas instalados em localidades remotas. O segundo agente impulsionador foi a "corrida espacial". A célula solar era, e continua sendo, o meio mais adequado (menor custo e peso) para fornecer a quantidade de energia necessária para longos períodos de 
permanência no espaço. Outro uso espacial que impulsionou o desenvolvimento das células solares foi a necessidade de energia para satélites.
A crise energética de 1973 renovou e ampliou o interesse em aplicações terrestres. Porém, para tornar economicamente viável essa forma de conversão de energia, seria necessário, naquele momento, reduzir em até 100 vezes o custo de produção das células solares em relação ao daquelas células usadas em explorações espaciais. Modificou-se, também, o perfil das empresas envolvidas no setor. Nos Estados Unidos, as empresas de petróleo resolveram diversificar seus investimentos, englobando a produção de energia a partir da radiação solar
 
	2. Radiação Solar
O Sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, 1,5 x 1018 kWh de energia . Trata-se de um valor considerável, correspondendo a 10000 vezes o consumo mundial de energia neste período. Este fato vem indicar que, além de ser responsável pela manutenção da vida na Terra, a radiação solar constitui-se numa inesgotável fonte energética, havendo um enorme potencial de utilização por meio de sistemas de captação e conversão em outra forma de energia (térmica, elétrica, etc.).
Uma das possíveis formas de conversão da energia solar é conseguida através do efeito fotovoltaico que ocorre em dispositivos conhecidos como células fotovoltaicas. Estas células são componentes optoeletrônicos que convertem diretamente a radiação solar em eletricidade. São basicamente constituídas de materiais semicondutores, sendo o silício o material mais empregado.
Radiação Solar: Captação e Conversão
O nosso planeta, em seu movimento anual em torno do Sol, descreve em trajetória elíptica um plano que é inclinado de aproximadamente 23,5o com relação ao plano equatorial. Esta inclinação é responsável pela variação da elevação do Sol no horizonte em relação à mesma hora, ao longo dos dias, dando origem às estações do ano e dificultando os cálculos da posição do Sol para uma determinada data, como pode ser visto na figura.
A posição angular do Sol, ao meio dia solar, em relação ao plano do Equador (Norte positivo) é chamada de Declinação Solar (d ). Este ângulo, que pode ser visto na figura 2.1.1, varia, de acordo com o dia do ano, dentro dos seguintes limites:
-23,45° < d < 23,45°
A soma da declinação com a latitude local determina a trajetória do movimento aparente do Sol para um determinado dia em uma dada localidade na Terra.
Figura 2.1 - Órbita da Terra em torno do Sol, com seu eixo N-S
inclinado de um ângulo de 23,5o.
A radiação solar que atinge o topo da atmosfera terrestre provém da região da fotosfera solar que é uma camada tênue com aproximadamente 300 km de espessura e temperatura superficial da ordem de 5800 K. Porém, esta radiação não se apresenta como um modelo de regularidade, pois há a influência das camadas externas do Sol (cromosfera e coroa), com pontos quentes e frios, erupções cromosféricas, etc.
Apesar disto, pode-se definir um valor médio para o nível de radiação solar incidente normalmente sobre uma superfície situada no topo da atmosfera. Dados recentes da WMO (World Meteorological Organization) indicam um valor médio de 1367 W/m2 para a radiação extraterrestre. Fórmulas matemáticas permitem o cálculo, a partir da "Constante Solar", da radiação extraterrestre ao longo do ano, fazendo a correção pela órbita elíptica.
A radiação solar é radiação eletromagnética que se propaga a uma velocidade de 300.000 km/s, podendo-se observar aspectos ondulatórios e corpusculares. Em termos de comprimentos de onda, a radiação solar ocupa a faixa espectral de 0,1mm a 5 mm, tendo uma máxima densidade espectral em 0,5 mm, que é a luz verde.
É através da teoria ondulatória,
que são definidas para os diversos meios materiais, as propriedades na faixa solar de absorção e reflexão e, na faixa de 0,75 a 100 mm, correspondente ao infra-vermelho, as propriedades de absorção, reflexão e emissão.
Figura 2.2 - Distribuição espectral da radiação solar.
 A energia solar incidente no meio material pode ser refletida, transmitida e absorvida. A parcela absorvida dá origem, conforme o meio material, aos processos de fotoconversão e termoconversão.
Radiação Solar a Nível do Solo
De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fração atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Esta fração que atinge o solo é constituída por um componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa.
Figura 2.3 - Componentes da radiação solar ao nível do solo
Notadamente, se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haverá uma terceira componente refletida pelo ambiente do entorno (solo, vegetação, obstáculos, terrenos rochosos, etc.). O coeficiente de reflexão destas superfícies é denominado de "albedo".
Antes de atingir o solo, as características da radiação solar (intensidade, distribuição espectral e angular) são afetadas por interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento. Estas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica, também identificada por um coeficiente denominado "Massa de Ar" (AM), e, portanto, do ângulo Zenital do Sol, da distância Terra-Sol e das condições atmosféricas e meteorológicas.
Devido à alternância de dias e noites, das estações do ano e períodos de passagem de nuvens e chuvosos, o recurso energético solar apresenta grande variabilidade, induzindo, conforme o caso, à seleção de um sistema apropriado de estocagem para a energia resultante do processo de conversão.
Observa-se que somente a componente direta da radiação solar pode ser submetida a um processo de concentração dos raios através de espelhos parabólicos, lentes, etc. Consegue-se através da concentração, uma redução substancial da superfície absorvedora solar e um aumento considerável de sua temperatura.
Figura 2.4 - Trajetória dos raios de Sol na atmosfera e definição do
coeficiente de "Massa de Ar" (AM).
 
	3. Solarimetria e Instrumentos de Medição
A medição da radiação solar, tanto a componente direta como a componente difusa na superfície terrestre é de maior importância para o estudos das influências das condições climáticas e atmosféricas. Com um histórico dessas medidas, pode-se viabilizar a instalações de sistemas térmicos e fotovoltaicos em uma determinada região garantindo o máximo aproveitamento ao longo do ano onde, as variações da intensidade da radiação solar sofrem significativas alterações.
De acordo com as normas preestabelecidas pela OMM (Organização Mundial de Meteorologia) são determinados limites de precisão para quatro tipos de instrumentos: de referência ou padrão, instrumentos de primeira, segunda e terceira classe. As medições padrões são: radiação global e difusa no plano horizontal e radiação direta normal.
A seguir mostramos alguns instrumentos de medida da radiação, o uso mais freqüente e a classe associada ao seu desempenho.
Piranômetros
Os piranômetros medem a radiação global. Este instrumento caracteriza-se pelo uso de uma termopilha que mede a diferença de temperatura entre duas superfícies, uma pintada de preto e outra pintada de branco igualmente iluminadas. A expansão sofrida pelas superfícies provoca um diferencial de potencial que, ao ser medida, mostra o valor instantâneo da energia solar.
Um outro modelo bem interessante de piranômetro é aquele que utiliza uma célula fotovoltaica de silício monocristalino para coletar medidas solarimétrias. Estes piranômetro é largamente utilizados pois apresentam custos bem menores do que os equipamentos tradicionais. Pelas características da célula fotovoltaica, este aparelho apresenta limitações quando apresenta sensibilidade em apenas 60% da radiação solar incidente.
Existem vários modelos de piranômetros de primeira (2% de precisão) e também de segunda classe (5% de precisão). Existem vários modelos de diversos fabricantes entre eles podemos citar: Eppley 8-48 (USA), Cimel CE-180 (França), Schenk (Áustria), M-80M (Russia), Zonen CM5 e CM10 (Holanda).
	
	
	Figura 3.1 - Piranômetro de Segunda Classe
	Figura 3.2 - Secção transversal de um piranômetro
Pireliômetros
Os pireliômetros são instrumentos que medem a radiação direta. Ele se caracteriza por apresentar uma pequena abertura de forma a "visualizar" apenas o disco solar e a região vizinha denominada circunsolar. O instrumento segue o movimento solar onde é constantemente ajustado para focalizar melhor a região do sensor.
Muitos dos pireliômetros hoje são autocalibráveis apresentando precisão na faixa de .5% quando adequadamente utilizados para medições.
	
	
	Figura 3.3 - Pireliômetros de Cavidade Absoluta
	Figura 3.4 - Pireliômetros de Incidência Normal
Heliógrafo
Instrumento que registra a duração do brilho solar. A radiação solar é focalizada por uma esfera de cristal de 10 cm de diâmetro sobre uma fita que, pela ação da radiação é energrecida. O cumprimento desta fita exposta a radiação solar mede o número de horas de insolação.
Figura 3.5 - Heliógrafo Capbell-Stokes
Actinógrafo
Instrumento usado para medir a radiação global. Este instrumento é composto de sensores baseados na expansão diferencial de um par bimetálico. Os sensores são conectados a uma pena que, quando de suas expansão, registram o valor instantâneo da radiação solar. Sua precisão encontra-se na faixa de 15 a 20% e é considerado um instumento de terceira classe.
Figura 3.6 - Actinógrafo Robitzsch-Fuess
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	4. Energia Solar Fotovoltaica
A conversão de energia solar em energia elétrica foi verificado pela primeira vez por Edmond Becquerel, em 1839 onde constatou uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor quando exposto a luz. Em 1876 foi montado o primeiro aparato fotovoltaico resultado de estudos das estruturas no estado sólido, e apenas em 1956 iniciou-se a produção industrial seguindo o desenvolvimento da microeletrônica.
Neste ano a utilização de fotocélulas foi de papel decisivo para os programas espaciais. Com este impulso, houve um avanço significativo na tecnologia fotovoltaica onde aprimorou-se o processo de fabricação, a eficiência das células e seu peso. Com a crise mundial de energia de 1973/74, a preocupação em estudar novas formas de produção de energia fez com a utilização de células fotovoltaicas não se restringisse somente para programas espacias mas que fosse intensamente estudados e utilizados no meio terrestre para suprir o fornecimento de energia.
Um dos fatores que impossibilitava a utilização da energia solar fotovoltaica em larga escala era o alto custo das células fotovoltaicas. As primeiras células foram produzidas com o custo de US$600/W para o programa espacial. Com a ampliação dos mercados e várias empresas voltadas para a produção de células fotovoltaicas, o preço tem reduzido ao longo dos anos podendo ser encontrado hoje, para grandes escalas, o custo médio de US$ 8,00/W.
Atualmente, os sistemas fotovoltaicos vêm sendo utilizados em instalações remotas possiblitando vários projetos sociais, agropastoris, de irrigação e comunicações. As facilidades de um sistemas fotovoltaico tais como: modularidade, baixos custos de manutenção e vida útil longa, fazem com que sejam de grande importância para instalações em lugares desprovidos da rede elétrica.
Efeito fotovoltaico
O efeito fotovoltaico dá-se em materiais da natureza denominados semicondutores que se caracterizam pela presença de bandas de energia onde é permitida a presença de elétrons (banda de valência) e de outra onde totalmente "vazia" (banda de condução).
O semicondutor mais usado é o silício. Seus átomos se caracterizam
por possuirem quatro elétrons que se ligam aos vizinhos, formando uma rede cristalina. Ao adicionarem-se átomos com cinco elétrons de ligação, como o fósforo, por exemplo, haverá um elétron em excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará "sobrando", fracamente ligado a seu átomo de origem. Isto faz com que, com pouca energia térmica, este elétron se livre, indo para a banda de condução. Diz-se assim, que o fósforo é um dopante doador de elétrons e denomina-se dopante n ou impureza n.
Figura 4.1 - Corte transversal de uma célula folovoltaica
Se, por outro lado, introduzem-se átomos com apenas três elétrons de ligação, como é o caso do boro, haverá uma falta de um elétron para satisfazer as ligações com os átomos de silício da rede. Esta falta de elétron é denominada buraco ou lacuna e ocorre que, com pouca energia térmica, um elétron de um sítio vizinho pode passar a esta posição, fazendo com que o buraco se desloque. Diz-se portanto, que o boro é um aceitador de elétrons ou um dopante p.
Figura 4.2 - Efeito fotovoltaico na junção pn
Se, partindo de um silício puro, forem introduzidos átomos de boro em uma metade e de fósforo na outra, será formado o que se chama junção pn. O que ocorre nesta junção é que elétrons livres do lado n passam ao lado p onde encontram os buracos que os capturam; isto faz com que haja um acúmulo de elétrons no lado p, tornando-o negativamente carregado e uma redução de elétrons do lado n, que o torna eletricamente positivo. Estas cargas aprisionadas dão origem a um campo elétrico permanente que dificulta a passagem de mais elétrons do lado n para o lado p; este processo alcança um equilíbrio quando o campo elétrico forma uma barreira capaz de barrar os elétrons livres remanescentes no lado n.
Se uma junção pn for exposta a fótons com energia maior que o gap, ocorrerá a geração de pares elétron-lacuna; se isto acontecer na região onde o campo elétrico é diferente de zero, as cargas serão aceleradas, gerando assim, uma corrente através da junção; este deslocamento de cargas dá origem a uma diferença de potencial ao qual chamamos de Efeito Fotovoltaico. Se as duas extremidades do "pedaço" de silício forem conectadas por um fio, haverá uma circulação de elétrons. Esta é a base do funcionamento das células fotovoltaicas.
Tipos de Células
As células fotovoltaicas são fabricadas, na sua grande maioria, usando o silício (Si) e podendo ser constituida de cristais monocristalinos, policristalinos ou de silício amorfo.
Silício Monocristalino
	
	A célula de silício monocristalino é historicamente as mais usadas e comercializada como conversor direto de energia solar em eletricidade e a tecnologia para sua fabricação é um processo básico muito bem constituído.
A fabricação da célula de silício começa com a extração do cristal de dióxido de silício. Este material é desoxidado em grandes fornos, purificado e solidificado. Este processo atinge um grau de pureza em 98 e 99% o que é razoavelmente eficiente sob o ponto de vista energético e custo. Este silício para funcionar como células fotovoltaicas necessida de outros dispositivos semicondutores e de um grau de pureza maior devendo chegar na faixa de 99,9999%.
	Figura 4.3 - Célula de silício monocristalino
	 
Para se utilizar o silício na indústria eletrônica além do alto grau de pureza, o material deve ter a estrutura monocristalina e baixa densidade de defeitos na rede. O processo mais utilizado para se chegar as qualificações desejadas é chamado "processo Czochralski". O silício é fundido juntamente com uma pequena quantidade de dopante, normalmente o boro que é do tipo p. Com um fragmento do cristal devidamente orientada e sob rígido controle de temperatura, vai-se extraindo do material fundido um grande cilindro de silício monocristalino levemente dopado. Este cilindro obtido é cortado em fatias finas de aproximadamente 300mm.
Após o corte e limpezas de impurezas das fatias, deve-se introduzir impurezas do tipo N de forma a obter a junção. Este processo é feito através da difusão controlada onde as fatias de silício são expostas a vapor de fósforo em um forno onde a temperatura varia entre 800 a 1000oC.
Dentre as células fotovoltaicas que utilizam o silício como material base, as monocristalinas são, em geral, as que apresentam as maiores eficiências. As fotocélulas comerciais obtidas com o processo descrito atingem uma eficiência de até 15% podendo chegar em 18% em células feitas em laboratórios.
Silício Policristalino
	
	As células de silício policristalino são mais baratas que as de silício monocristalino por exigirem um processo de preparação das células menos rigoroso. A eficiência, no entanto, cai um pouco em comparação as células de silício monocristalino.
O processo de pureza do silício utilizada na produção das células de silício policristalino é similar ao processo do Si monocristalino, o que permite obtenção de níveis de eficiência compatíveis. Basicamente, as técnicas de fabricação de células policristalinas são as mesmas na fabricação das células monocristalinas, porém com menores rigores de controle.
	Figura 4.4 - Célula de silício policristalino
	 
Podem ser preparadas pelo corte de um lingote, de fitas ou depositando um filme num substrato, tanto por transporte de vapor como por imersão. Nestes dois últimos casos só o silício policristalino pode ser obtido. Cada técnica produz cristais com características específicas, incluindo tamanho, morfologia e concentração de impurezas. Ao longo dos anos, o processo de fabricação tem alcançado eficiência máxima de 12,5% em escalas industriais.
Silício Amorfo
Uma célula de silício amorfo difere das demais estruturas cristalinas por apresentar alto grau de desordem na estrutura dos átomos. A utilização de silício amorfo para uso em fotocélulas tem mostrado grandes vantagens tanto nas propriedades elétricas quanto no processo de fabricação. Por apresentar uma absorção da radiação solar na faixa do visível e podendo ser fabricado mediante deposição de diversos tipos de substratos, o silício amorfo vem se mostrando uma forte tecnologia para sistemas fotovoltaicos de baixo custo. Mesmo apresentando um custo reduzido na produção, o uso de silício amorfo apresenta duas desvantagens: a primeira é a baixa eficiência de conversão comparada às células mono e policristalinas de silício; em segundo, as células são afetadas por um processo de degradação logo nos primeiros meses de operação, reduzindo assim a eficiência ao longo da vida útil.
Por outro lado, o silício amorfo apresenta vantagens que compensam as deficiências acima citados, são elas:
processo de fabricação relativamente simples e barato;
possibilidade de fabricação de células com grandes áreas;
baixo consumo de energia na produção.
 
	5. Módulos Fotovoltaicos
Pela baixa tensão e corrente de saída em uma célula fotovoltaica, agrupam-se várias células formando um módulo. O arranjo das células nos módulos podem ser feito conectando-as em série ou em paralelo.
Ao conectar as células em paralelo, soma-se as correntes de cada módulo e a tensão do módulo é exatamente a tensão da célula. A corrente produzida pelo efeito fotovoltaico é contínua. Pelas características típicas das células (corrente máxima por volta de 3A e tensão muito baixa, em torno de 0,7V) este arranjo não é utilizado salvo em condições muito especiais.
Figura 5.1 - Conexão de células em paralelo
A conexão mais comum de células fotovoltaicas em módulos é o arrajo em série. Este consiste em agrupar o maior número de células em série onde soma-se a tensão de cada célula chegando a um valor final de 12V o que possibilita a carga de acumuladores (baterias) que também funcionam na faixa dos 12V.
Figura 5.2 - Arranjo das células em série
Quando uma célula fotovoltaica dentro de um módulo, por algum motivo, estiver encoberta a potência de saída do múdulo cairá drasticamente que, por estar ligada em série, comprometerá todo o funcionamento das demais células
no módulo. Para que todo a corrente de um módulo não seja limitado por uma célula de pior desempenho (o caso de estar encoberta), usa-se um diodo de passo ou de "bypass". Este diodo serve como um caminho alternativo para a corrente e limita a dissipação de calor na célula defeituosa. Geralmente o uso do diodo bypass é feito em grupamentos de células o que, torna muito mais barato comparado ao custo de se conectar um diodo em cada célula.
 
Figura 5.3 - Possível ligação para um diodo bypass entre células
 
	
	Um outro problema que pode acontecer é quando surge um corrente negativa fluindo pelas células ou seja, ao invés de gerar corrente, o módulo passa a receber muito mais do que produz. Esta corrente pode causar queda na eficiência das células e, em caso mais drástico, a célula pode ser desconecta do arranjo causando assim a perda total do fluxo de energia do módulo. Para evitar esses problemas, usa-se um diodo de bloqueio impedindo assim correntes reversas que podem ocorrer caso liguem o módulo diretamente em um acumulador ou bateria.
	Figura 5.4 - Diodo de bloqueio
	 
Características elétricas dos módulos fotovoltaicos
Geralmente, a potência dos módulos é dada pela potência de pico. Tão necessário quanto este parâmetro, exite outras características elétricos que melhor caracteria a funcionabilidade do módulo. As principais características elétricas dos modúlos fotovoltaicos são as seguintes:
Voltagem de Circuito Aberto (Voc)
Corrente de Curto Circuito (Isc)
Potência Máxima (Pm)
Voltagem de Potência Máxima (Vmp)
Corrente de Potência Máxima (Imp)
A condição padrão para se obter as curvas características dos módulos é definida para radiação de 1000W/m2 (radiação recebida na superfície da Terra em dia claro, ao meio dia), e temperatura de 25ºC na célula (a eficiência da célula é reduzida com o aumento da temperatura).
	
	
	Figura 5.5 - Curva característica IxV mostrando a corrente Isc e a tensão Voc
	Figura 5.6 - Curva típica de potência versus tensão
 
Figura 5.7 - Parâmetros de potência máxima
 
Fatores que afetam as características elétricas dos módulos
Os principais fatores que influenciam nas características elétricas de um painel é a Intensidade Luminosa e a Temperatura das Células. A corrente gerada nos módulos aumenta linearmente com o aumento da Intensidade luminosa. Por outro lado, o aumento da temperatura na célula faz com que a eficiência do módulo caia abaixando assim os pontos de operação para potência máxima gerada.
	
	
	Figura 5.8 - Efeito causado pela variação de intensidade luminosa.
	Figura 5.9 - Efeito causado pela temperatura na célula.
Alguns modelos de módulos fotovoltaicos
	
	
	Figura 5.10 – Módulo fabricado pela empresa Kyosera.
	Figura 5.11 – Módulo fabricado pela empresa Siemens.
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	6. Componentes de um sistema fotovoltaico
Um sistema fotovoltaico pode ser classificado em três categorias distintas: sistemas isolados, híbridos e conectados a rede. Os sistemas obedecem a uma configuração básica onde o sistema deverá ter uma unidade de controle de potência e também uma unidade de armazenamento.
Figura 6.1 - Configuração básica de um sistema fotovoltaico.
Sistemas Isolados
Sistemas isolados, em geral, utiliza-se alguma forma de armazenamento de energia. Este armazenamento pode ser feito através de baterias, quando se deseja utilizar aparelhos elétricos ou armazena-se na forma de energia gravitacional quando se bombeia água para tanques em sistemas de abastecimento. Alguns sistemas isolados não necessitam de armazenamento, o que é o caso da irrigação onde toda a água bombeada é diretamente consumida ou estocadas em reservatórios.
Em sistemas que necessitam de armazenamento de energia em baterias, usa-se um dispositivo para controlar a carga e a descaga na bateria. O "controlador de carga" tem como principal função não deixar que haja danos na bateria por sobrecarga ou descarga profunda. O controlador de carga é usado em sistemas pequenos onde os aparelhos utilizados são de baixa tensão e corrente contínua (CC).
Para alimentação de equipamentos de corrente alternada (CA) é necessário um inversor. Este dispositivo geralmente incorpora um seguidor de ponto de máxima potência necessário para otimização da potência final produzida. Este sistema é usado quando se deseja mais conforto na utilização de eletrodomésticos convencionais.
Figura 6.2 - Diagrama de sistemas fotovoltaicos em função da carga utilizada.
Sistemas Híbridos
Sistemas híbridos são aqueles que, desconectado da rede convencional, apresenta várias fontes de geração de energia como por exemplo: turbinas eólicas, geração diesel, módulos fotovoltaicos entre outras. A utilização de vários formas de geração de energia elétrica torna-se complexo na necessidade de otimização do uso das energias. É necessário um controle de todas as fontes para que haja máxima eficiência na entrega da energia para o usuário.
 
Figura 6.3 - Exemplo de sistema híbrido.
Em geral, os sistemas híbridos são empregados para sistemas de médio a grande porte vindo a atender um número maior de usuários. Por trabalhar com cargas de corrente contínua, o sistema híbrido também apresenta um inversor. Devido a grande complexindade de arranjos e multiplicidade de opções, a forma de otimização do sistema torna-se um estudo particular para cada caso.
Sistemas Interligados à Rede
Estes sistemas utilizam grandes números de painéis fotovoltaicos, e não utilizam armazenamento de energia pois toda a geração é entregue diretamente na rede. Este sistema representa uma fonte complementar ao sistema elétrico de grande porte ao qual esta conectada. Todo o arranjo é conectado em inversores e logo em seguida guiados diretamente na rede. Estes inversores devem satisfazer as exigências de qualidade e segurança para que a rede não seja afetada.
Figura 6.4 - Sistema conectado à rede.
	2. Coletores Solares
Coletores solares são trocadores de calor que transformam radiação solar em calor. O coletor capta a radiação solar, a converte em calor, e transfere esse calor para um fluido (ar, água ou óleo em geral) (KALOGIROU, 2009).
Os coletores podem ser basicamente de dois tipos: não-concentradores e concentradores. Os coletores não concentradores possuem a mesma área de abertura (área para interceptação e absorção da radiação) e são aplicáveis para sistemas que necessitem de baixa temperatura. Em aplicações que demandem temperaturas mais elevadas, são mais adequados os concentradores solares, que possuem em geral uma superfície refletora (em alguns modelos são utilizadas lentes) que direcionam a radiação direta a um foco, onde há um receptor pelo qual escoa o fluido absorvedor de calor (KALOGIROU, 2009).
Os coletores solares ainda podem ser classificados em estacionários ou rastreadores. Dentre os rastreadores, os coletores podem rastrear em um eixo ou em dois eixos. Uma listagem com os principais modelos, bem como algumas características de cada um, é apresentada na Tabela 1 (KALOGIROU, 2009).
Tabela 1 – Classificação dos coletores solares por graus de rastreamento
	Motora
	Coletor
	Receptor
	Taxa de concentração[2]
	Faixa de temperatura (°C)
	Estacionário
	solar plano
	Plano
	1
	30 a 80
	
	tubular a vácuo
	Plano
	1
	50 a 200
	
	parabólico composto
	Tubular
	1 – 5
	60 a 240
	Rastreamento em 1 eixo
	
	
	5 – 15
	60 a 300
	
	Refletor linear Fresnel
	Tubular
	10 – 40
	60 a 250
	
	cilíndrico parabólico
	Tubular
	10 – 85
	60 a 400
	Rastreamento em 2 eixos
	Disco parabólico
	Pontual
	600 – 2000
	100 a 1500
	
	Heliostato(torre central)
	Pontual
	300 – 1500
	150 a 2000
Fonte: KALOGIROU (2009)
Os coletores solares com concentração podem ser utilizados em diferentes sistemas para geração de energia elétrica. Os principais tipos de sistema encontram-se listados na Tabela 2.
Tabela 2 – Características de diferentes tecnologias CSP
	Tecnologia
	Faixa
de capacidade indicada (MW)
	Taxa de concentraçao
	Eficiência solar-elétrica (%)
	Área requerida (m²/kW)*
	Parabólico
	10-200
	70-80
	10-15
	18
	Fresnel
	10-200
	25-100
	9-11
	-
	Torre
	10-150
	300-1000
	8-10
	21
	Disco
	0,01-0,4
	1000-3000
	16-18
	20
Dados: KALOGIROU (2009), *BEERBAUM e WEINREBE (2000)
CONCENTRADORES CILÍNDRICOS-PARABÓLICOS
Os coletores cilindrícos parabólicos são revestidos por um material refletor em formato parabólico. Ao longo da linha de foco do refletor parabólico é colocado um tubo metálico preto, coberto por um tubo de vidro para evitar perdas de calor, denominado receptor (KALOGIROU, 2009). À guisa de exemplificação, vide fotos nas Figura 6 e Figura 7.
Figura 6 – Concentrador parabólico
Fonte: DARKOPTIMISM (2011)
Figura 7 – Concentrador parabólico
Fonte: RENEWABLE POWER NEWS (2009)
Quando a parábola aponta para o sol, os raios diretos do sol são refletidos pela superfície e concentrados no receptor (vide Figura 8). A radiação concentrada aquece o fluido que circula internamente no tubo. (KALOGIROU, 2009)
Figura 8 – Desenho esquemático da concentração da radiação em um concentrador parabólico
Fonte: SOLARPACES (2011) apud LODI (2011)
É comum serem construídos com sistema de rastreamento de um eixo, podendo ser orientados no sentido leste-oeste com rastreamento do sol de norte a sul, ou no sentido norte-sul rastreando o sol de leste a oeste (esboço na Figura 9) (KALOGIROU, 2009).
- sentido leste-oeste: tem como vantagens o fato de mover-se pouco ao longo de todo o dia e de sempre ficar diretamente voltado para o sol ao meio-dia. Em contrapartida, tem uma performance reduzida no início do dia e no fim da tarde, devido aos maiores ângulos de incidência dos raios solares sobre a superfície coletora.
- sentido norte-sul: tem os maiores ângulos de incidência durante o meio-dia e consequentemente as maiores perdas de calor nessa fase do dia, enquanto aponta mais diretamente para o sol no início do dia e no fim da tarde.
Durante o período de um ano, o coletor direcionado no sentido norte-sul absorve um pouco mais de energia que um orientado leste-oeste. Entretanto, o coletor norte-sul coleta mais calor no verão e menos no inverno que um leste-oeste, que possui uma produção de energia mais uniforme ao longo do ano. Portanto, a escolha da orientação depende também da aplicação e de quando há mais necessidade de energia, ou seja, se a demanda sofre significativa variação em função da estação do ano, inverno ou verão, ou se varia mais durante as horas do dia. (KALOGIROU, 2009)
Figura 9 – Rastreamento do sol no sentido leste-oeste
Fonte: ABS (2010)
Os concentradores parabólicos são a mais madura tecnologia solar de geração de calor e pwermitem o aquecimento de fluidos a temperaturas de até 400ºC. A energia deste fluido pode ser usada para geração elétrica ou para calor de processo (KALOGIROU, 2009).
            As primeiras plantas comerciais do tipo no mundo começaram a operar em meados da década de 1980 no estado da Califórnia, EUA (vide Tabela 3). Um complexo de 9 plantas conhecidas como SEGS (Solar Electric Generating Systems), numeradas de um a nove em algarismos romanos. Nessas plantas, foram utilizados três projetos diferentes de coletores: LS-1 na SEGS I, LS-2 nas SEGS II a VII e LS-3 para as SEGS VII a IX. (KALOGIROU, 2009)
Tabela 3 – Características das 9 plantas SEGS da Califórnia
	Planta
	Ano de operação
	Potência Líquida (MWe)
	Temp. de saída do fluido (°C)
	Área do Campo Solar(mil m²)
	Eficiência da turbina solar(%)
	Eficiência da turbina fóssil(%)
	Produção Anual(MWh)
	SEGS I
	1985
	13,8
	307
	83
	31,5
	-
	30.100
	SEGS II
	1986
	30
	316
	190
	29,4
	37,3
	80.500
	SEGS III
	1987
	30
	349
	230
	30,6
	37,4
	92.780
	SEGS IV
	1987
	30
	349
	230
	30,6
	37,4
	92.780
	SEGS V
	1988
	30
	349
	250
	30,6
	37,4
	91.820
	SEGS VI
	1989
	30
	390
	188
	37,5
	39,5
	90.850
	SEGS VII
	1989
	30
	390
	194
	37,5
	39,5
	92.646
	SEGS VIII
	1990
	80
	390
	464
	37,6
	37,6
	252.750
	SEGS IX
	1991
	80
	390
	484
	37,6
	37,6
	256.125
Fonte: KALOGIROU (2009)
A EuroTrough desenvolveu um tipo de coletor mais moderno que os modelos LS-2 e LS-3 usados nas SEGS, com menor peso e sujeito a menores deformações devidos ao peso morto e às cargas consequentes do vento. Isso reduz os esforços de torção e flexão da estrutura durante a operação, o que acarreta em melhor performance ótica e consequentemente maior eficiência. O peso da estrutura de aço é cerca de 14% menor que o modelo LS-3 (KALOGIROU, 2009).
A Tabela 4 apresenta dados de um modelo de concentrador parabólico construído pela Industrial Solar Technology (IST) Corporation. O coletor parabólico IST foi testado e avaliado no Sandia National Laboratory e no German Aerospace Centrepara eficiência e durabilidade (KALOGIROU, 2009).
Tabela 4 – Dados do coletor IST
	Parâmetro
	Valor/tipo
	Ângulo de abertura do coletor
	70°
	Superfície refletiva
	Acrílica prateada
	Material do receptor
	Aço
	Abertura do coletor
	2,3m
	Tratamento da superfície do receptor
	Níquel escurecido altamente seletivo
	Absorbância
	0,97
	Emitância (80C)
	0,18
	Transmitância do vidro de revestimento
	0,96
	Diâmetro externo do absorvedor
	50,8mm
	Precisão do mecanismo de rastreamento
	0,05°
	Orientação do coletor
	Eixo N-S
	Modo de rastreamento
	Horizontal leste-oeste
Fonte: KALOGIROU (2009)
RECEPTOR
O receptor é instalado na linha de foco dos concentradores e costuma ter de 25 a 150 metros de comprimento. Sua superfície é revestida por uma cobertura com alta absorbância a irradiação solar e baixa emitância para irradiação térmica (infravermelho) (KALOGIROU, 2009).
Em geral uma cobertura de vidro é usada ao redor do receptor para reduzir as perdas por convecção do receptor para o ar ambiente, reduzindo assim o coeficiente de perda de calor. Uma desvantagem é que a luz refletida pelo coletor tem de atravessar o vidro, adicionando assim uma transmitância (de aproximadamente 0,9 quando o vidro está limpo). Outra medida comum para redução das perdas por convecção é manter um vácuo no espaço entre o vidro e o tubo receptor (KALOGIROU, 2009).
MECANISMOS DE RASTREAMENTO
O mecanismo de rastreamento deve ser confiável dentro de um limite de acuidade para rastrear o sol ao longo do dia, inclusive durante dias nublados intermitentes, e retornar à posição original ao fim do dia ou durante a noite (KALOGIROU, 2009).
Além disso, o mesmo sistema também é utilizado como mecanismo de proteção, desviando o concentrador do foco em caso de superaquecimento, rajadas de vento e falhas no mecanismo de escoamento do fluido (KALOGIROU, 2009).
Os mecanismos podem ser divididos em (KALOGIROU, 2009):
- mecânico
- sistemas eletro-eletrônicos (maior confiabilidade e acuidade)
            - mecanismos baseados em sensores que detectam a magnitude da iluminação solar para controlar o motor que posiciona o coletor
            - mecanismos baseados em sensores que medem o fluxo solar no receptor
            - rastreamento “virtual”
            O rastreamento “virtual” dispensa os sensores utilizados no rastreamento tradicional e opera baseado em um algoritmo matemático que calcula a posição do sol em função da data e hora e da localização (coordenadas de latitude e longitude) da planta (KALOGIROU, 2009).
COLETOR FRESNEL
            Os coletores Fresnel têm duas variações: o coletor Fresnel de lentes e o refletor linear Fresnel. O primeiro consiste de um material plástico transparente de modo a concentrar os raios a um receptor, enquanto o segundo é formado por uma série de tiras planas lineares de espelho (vide esquema na Figura 10 e fotos na Figura 11) (KALOGIROU, 2009).
O refletor linear Fresnel pode ter diferentes arranjos. Os espelhos podem ser alinhados como uma parábola. Outro arranjo possível é a disposição das tiras de espelho no chão
(ou em outro terreno plano) e a luz ser concentrada em uma receptor linear montado em uma torre. (KALOGIROU, 2009)
Uma desvantagem do refletor linear Fresnel é o cuidado necessário no projeto para evitar que um espelho cause sombra em outro, aumentando o tamanho da área a ser ocupada pela planta (KALOGIROU, 2009).
Os modelos Fresnel não são ainda uma tecnologia madura e a maior parte das plantas existentes no mundo são plantas piloto, com algumas poucas plantas comerciais de baixa potência (de 1 a 5 MW) em operação nos EUA e na Espanha (KALOGIROU, 2009).
Figura 10 – Desenho esquemático do refletor linear Fresnel
Fonte: AREVA (2011) apud LODI (2011)
Figura 11 – Refletor Fresnel
Fonte: AREVA (2011) apud LODI (2011)
DISCO PARABÓLICO
            O disco parabólico é um concentrador de foco pontual, (vide esboço na Figura 12 e foto na Figura 13). O disco rastreia o sol em dois eixos, e assim é capaz de apontar diretamente para o sol desde o nascer até o poente (KALOGIROU, 2009).
Figura 12 – Esboço de um concentrador de disco parabólico
Fonte: DGS (2005)
Figura 13 – Foto de um concentrador de disco parabólico
Fonte: GLOBAL NEVADACORP (2011)
Por possuir uma concentração pontual e sistema de rastreamento em dois eixos, o disco parabólico possui as maiores taxas de concentração (600 a 2000) e por essa razão é o coletor mais eficiente. Consequentemente, atinge temperaturas mais altas (de 100°C a 1500°C), atrás apenas da torre de concentração (que pode atingir até 2000°C) (KALOGIROU, 2009).
            O disco pode operar de forma independente (indicado para uso em regiões isoladas) ou como parte de uma planta composta por vários discos (KALOGIROU, 2009).
            Os raios solares incidem sobre a parábola e são concentrados no ponto focal da parábola, onde aquecem o fluido circulante. Esse calor pode ser usado de duas maneiras (KALOGIROU, 2009):
- ser transportado por tubulação para um sistema central;
- ou ser transformado diretamente em eletricidade em um gerador acoplado diretamente no receptor (o mais comum é que o gerador opere de acordo com o ciclo Stirling, apesar de existirem outras configurações possíveis. Por esta razão o concentrador em disco também é chamado de dish-stirling.
            O segundo modelo é o mais comum. Em geral é mais interessante tanto técnica (devido a perdas térmicas) quanto economicamente gerar eletricidade em cada disco, do que conduzir o calor de cada disco até um sistema de geração central (KALOGIROU, 2009).
            À guisa de exemplificação, a Tabela 5 apresenta algumas características do modelo disco parabólico da EuroDish.
Tabela 5 – Características do modelo EuroDish
	Diâmetro do concentrador
	8,5m
	APERTURE
	56,6m²
	Distância focal
	4,5m
	Taxa de concentração média
	2500
	Capacidade elétrica bruta
	9kW
	Capacidade elétrica líquida
	8,4kW
	Refletividade
	0,94
	Fluido de trabalho
	Hélio
	Pressão do gás
	20-150bar
	Temperatura do receptor e do gás
	650°C
Dados: DGS (2005)
TORRE CENTRAL
Um campo de coletores de heliostatos é composto de vários espelhos planos (ou levemente côncavos), capazes de rastrear o sol em dois eixos, e que reflete os raios do sol na direção de um receptor central, instalado no alto de uma torre, sendo assim, esse tipo de planta é conhecida como torre de concentração (KALOGIROU, 2009). A Figura 14 apresenta um esboço de uma planta de torre de concentração e a Figura 15 mostra uma vista aérea de duas plantas na Espanha.
            Cada heliostato é composto por quatro espelhos instalados no mesmo pilar, com área refletora total de 50 a 150m² (KALOGIROU, 2009).
O calor concentrado absorvido no receptor é transferido para um fluido circulante que pode ser armazenado e/ou utilizado para produzir trabalho (KALOGIROU, 2009).
A torre de concentração possui algumas vantagens (KALOGIROU, 2009):
- os espelhos coletam a luz solar e a concentram em um único receptor, minimizando assim o transporte de energia térmica;
- assim como o concentrador em disco, por concentrar os raios solares em um único receptor central e por rastrear o sol em dois eixos, possui altas taxas de concentração, de 300 a 1500, menor apenas que o disco;
- indicados para sistemas de maior porte (de 10 MW para cima).
Figura 14 – Esboço de uma torre de concentração
Fonte: DGS (2005)
Figura 15 – Foto das torres de concentração PS10 e PS20 na Espanha
Fonte: ABENGOA (2012)
[2] A taxa de concentração é a razão entre a área de abertura do coletor (não a área de superfície dos espelhos, mas sim a área do plano perpendicular ao raio incidente) sobre a área de absorção do receptor. O Concentrador reflete a radiação solar direta que incide em uma grande área em uma área menor (KALOGIROU, 2009).
 
	3. Sistemas Térmicos Solares
PLANTAS DE CONCENTRADORES PARABÓLICOS
            Para a geração de calor a temperaturas acima de 150°C é indicado o uso de concentradores, pois sistemas sem concentradores ou com baixa taxa de concentração não são eficientes (tanto térmica quanto economicamente) (DGS, 2005).
            A demanda por calor de processo é mais comum entre as faixas de 80 a 250°C e de 900 a 1500°C. Aplicações de baixa temperatura de processo (80 a 250) eram responsáveis nos primeiros anos de 2000 por uma demanda de cerca de 300 milhões MWh na União Européia (equivalente a 8% da demanda por energia final) (DGS, 2005).
Os sistemas industriais ligados aos coletores concentradores não diferem muito de sistemas convencionais que geram calor de processo. A peça chave do sistema é o campo de coletores e o arranjo dos coletores no solo ou em terraços de edifícios. Um fluido de calor circula pelo campo. Ao medir a temperatura do fluido na saída do coletor, um sistema de controle regula a vazão do fluido em função da radiação. O calor ganho pelo fluido é então transferido em um trocador de calor, de onde é utilizado em algum processo industrial ou armazenado em tanques para uso posterior (DGS, 2005). Alguns arranjos possíveis são apresentados nos esboços das Figura 16 e Figura 17.
Figura 16 – Sistema colar sem e com armazenamento
Fonte: DGS (2005)
Figura 17 – Diferentes arranjos para integrar um sistema solar a um sistema convencional de calor
Fonte: DGS (2005)
O sistema de integração mais simples é o uso do calor absorvido diretamente em um processo industrial que necessite de calor. O ideal é que o sistema solar de fornecimento de calor seja instalado o mais próximo possível à demanda de calor, para evitar perdas no transporte do calor (DGS, 2005).
            De acordo com (DGS, 2005), por razões econômicas esse arranjo precisa ser dimensionado de modo que o sistema sempre demande mais calor que o calor máximo gerado pelos coletores. Ademais, quanto mais tempo for demandado calor, melhor economicamente seria este arranjo, segundo o mesmo documento, (DGS, 2005), o ideal seria que a demanda de calor ocorresse continuamente ao longo de sete dias na semana. Entretanto, isso não é o padrão de demanda, e o mais comum é o funcionamento cerca de cinco a seis dias na semana e com frequentes interrupções, portanto, nestes casos é recomendado o uso de tanques de armazenamento.
            O dimensionamento pode ser dividido em três tipos (DGS, 2005):
- capacidade de armazenamento de curto prazo, com capacidade de algumas horas, para atendimento das flutuações diárias;
- armazenamento com capacidade de alguns dias;
- ou sazonal.
Segundo (DGS, 2005), o melhor arranjo para armazenamento de calor é com o uso de dois tanques, um a baixa temperatura e outro a alta temperatura. Em momentos de excesso de calor, parte do calor é transferido para um fluido de armazenamento (em geral sal fundido) em um trocador de calor, que aquece o fluido do tanque mais frio e o conduz ao tanque mais quente. Em momentos de baixa radiação, períodos nublados, ou mesmo a noite, o fluido quente do tanque 
de armazenamento pode ser reconduzido
ao trocador de calor, para desta vez transferir calor ao sistema de geração de trabalho.
            O Esboço de um sistema solar de geração de energia elétrica e com tanques reservatórios é apresentado na Figura 18. Para a geração de eletricidade é utilizado um bloco de potência composto por uma turbina a vapor, gerado a partir do calor absorvido pelos coletores.
            Outro arranjo é mostrado na Figura 19, no qual ao invés de um sistema de armazenamento, há uma caldeira auxiliar para complementar o calor obtido pelos coletores. A caldeira em geral utiliza combustível fóssil, entretanto nada impede, conforme citado por DGS (2005), que seja utilizada uma caldeira capaz de operar com biomassa ou hidrogênio, evitando assim emissões adicionais de CO2.
            É ainda possível um sistema que contenha tanto o sistema auxiliar com caldeira quanto o armazenamento de calor.
Figura 18 – Sistema solar de geração de eletricidade com armazenamento de calor
Fonte: DGS (2005)
Figura 19 – Sistema solar de geração de eletricidade com caldeira auxiliar
Fonte: DGS (2005)
Outra configuração possível é o aquecimento direto da água nos coletores (conforme Figura 20), gerando vapor (a alta pressão e cerca de 400°C) sem a necessidade de um fluido de transferência de calor nem de um trocador de calor. Este arranjo economiza em equipamentos e em fluidos, entretanto possui algumas desvantagens técnicas em função do escoamento bifásico e é menos usado na prática por enquanto (DGS, 2005 e KALOGIROU, 2009).
Figura 20 – Sistema solar de geração de eletricidade (geração de vapor diretamente nos coletores)
            As configurações até agora apresentadas, com as devidas adaptações, servem para integração de qualquer que seja o tipo de concentrador com os demais equipamentos industriais. Entretanto alguns modelos de torre concentradora são detalhados a seguir.
PLANTAS DE TORRE CONCENTRADORA
Nesse sistema, centenas ou até milhares de refletores são posicionados em torno de uma torre central. Cada refletor rastreia o sol de modo a refletir a radiação ao receptor central (DGS, 2005).
O calor concentrado absorvido no receptor é transferido para um fluido circulante que pode ser armazenado e/ou utilizado para produzir trabalho. O fluido pode ser (KALOGIROU, 2009):
- de transferência de calor;
- água para operação de uma turbina a vapor (ciclo Rankine);
- ou ar para operação de uma turbina a gás (ciclo Brayton ou combinado).
São três as configurações do sistema coletor/receptor (KALOGIROU, 2009):
            - os heliostatos estão em volta da torre em 360° e o receptor é cilíndrico e com o trocador de calor localizado na superfície externa da torre;
            - os heliostatos ficam a norte (no hemisfério norte ou sul no hemisfério sul) da torre e o trocador de calor é interno a torre;
            - os heliostatos se posicionam em relação à torre da mesma forma que o anterior, mas o receptor é um plano vertical com um trocador de calor externo apenas na face direcionada para os heliostatos.
O sistema de transporte de calor consiste basicamente de tubulações, bomba e válvulas e direciona o fluido de transferência de calor em um circuito fechado entre o receptor, o armazenamento e o sistema de geração de trabalho (KALOGIROU, 2009).
Assim como apresentado anterior, o uso de um sistema de armazenamento térmico capaz de guardar a energia térmica para utilização em outro instante no sistema de geração de trabalho, desacopla o sistema de captação de energia solar da conversão para trabalho/eletricidade (DGS, 2005; KALOGIROU, 2009).
            A Figura 21 apresenta o esboço de uma planta de geração elétrica de torre de concentração. A torre aquece ar em ciclo aberto, podendo ou não haver um queimador adicional, que vaporiza água em um trocador de calor para operação de uma turbina a vapor. Enquanto na Figura 22, o ar é pressurizado dentro do receptor e utilizado para operar uma turbina a gás em um ciclo combinado para geração de eletricidade.
            Ao invés de ar, o fluido aquecido dentro da torre pode ser um fluido de transferencia de calor e ser integrado ao restante da planta de modo similar aos apresentados nas Figura 16 a Figura 19, ou diretamente água como na Figura 20(DGS, 2005; KALOGIROU, 2009).  
Figura 21 – Torre de concentração de receptor aberto (fluido aquecido: ar)
Fonte: DGS (2005)
Figura 22 – Torre de concentração de receptor de volume fechado e pressurizado (fluido aquecido: ar)
Fonte: DGS (2005)
CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO E OPERAÇÃO DE UMA PLANTA SOLAR
            Quanto ao dimensionamento da planta, para o mesmo tamanho do campo de concentradores solares, a proporção entre o campo, os tanques de armazenamento e a turbina do bloco de potência podem variar em função da aplicação e do regime de operação desejados.
            A partir de um campo solar pré-definido e para uma mesma produção de eletricidade, IEA (2010) apresenta quatro plantas hipotéticas. Na primeira, Figura 23, supondo uma baixa capacidade de armazenamento e uma turbina de 205MW, a planta geraria eletricidade aproximadamente das 8:00 horas as 19:00 horas, tendo sido classificada por IEA (2010) como uma planta de carga de geração intermediária.
            Uma segunda planta, com reservatório de médio porte e mesma turbina que a anterior, poderia deslocar sua geração de eletricidade acumulando energia no tanque durante as primeiras horas de sol e assim gerar energia das 12:00horas as 23:00 horas, por exemplo (vide Figura 24).  
Figura 23 – Planta solar para operação em carga intermediária
Fonte: IEA, 2010
Figura 24 – Planta solar para operação em carga intermediária atrasada
Fonte: IEA, 2010
Para operação na base, seria necessária grande capacidade de armazenamento, e a turbina seria de menor porte (no exemplo, 120MW, menos da metade das anteriores). Com esta configuração, a planta operaria 24 horas por dia, conforme pode ser visto na Figura 25.
            Também com o mesmo grande reservatório, porém com uma turbina bem maior, de 620MW, a planta seria capaz de gerar uma grande quantidade de
 energia em curto espaço de tempo e unindo o calor absorvido com o armazenado no tanque, geraria eletricidade das 11:00 horas as 15:00 horas, conforme Figura 26.
Figura 25 – Planta solar para operação na base
Fonte: IEA, 2010
Figura 26 – Planta solar para operação no pico
Fonte: IEA, 2010
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	4. Plantas Solares no Mundo 
Estados Unidos e Espanha foram pioneiros no desenvolvimento de tecnologias do setor, com investimentos em P&D desde as décadas de 1970 e 1980. Por exemplo, o maior centro atualmente da Europa de P&D em energia solar térmica situa-se na Espanha e foi fundado em 1977 (EIA, 2008; TAYLOR, 2008 e MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIÓN, 2011).
Aliado aos investimentos em P&D, EUA e Espanha possuem leis de incentivo ao setor e isenções fiscais que contribuíram para que estes países sejam hoje referência no setor, com as maiores e mais modernas plantas em operação comercial e com diversos empreendimentos em construção e em fase de planejamento.
As primeiras plantas solares a comercializar sua eletricidade foram as SEGS, na Califórnia. As SEGS começaram a entrar em operação em 1984 (SEGS I) e a última delas no início dos anos 1990 (SEGS IX). As SEGS correspondem a cerca de 350MW de potência instalada, quase 80% da capacidade instalada no estado. Estas plantas, foram resultado direto do PURPA, que foi um modelo de tarifação que garantia um valor pré-fixado de compra de energia renovável (TAYLOR, 2008 e WISER et. al., 2011).
Já no caso da Espanha, apesar de investir em pesquisa desde a década de 1970, suas plantas são mais recentes: a PS10 (torre de concentração de 11MW) começou a operar em 2007 e as plantas comerciais de 50MW, como Andasol 1 e 2 (concentradores parabólicos) (NREL, 2011) entraram em operação em 2009. Ou seja, as plantas em operação na Espanha são mais recentes,
inclusive mais modernas que as SEGS, e são conseqüência do desenvolvimento tecnológico do setor, de financiamento público, e também do sistema de tarifação feed-in iniciado em 1998 na Espanha (GONZÁLEZ, 2008).
A capacidade instalada no mundo de concentradores solares é cerca de 1.303,78MW, dos quais mais de 1.250MW são de concentradores parabólicos e quase todas as plantas localizadas nos EUA e na Espanha. As Tabela 6 a Tabela 9apresentam as plantas em operação no mundo, de acordo com a tecnologia, disco, fresnel, concentrador parabólico e torre, respectivamente, assim como a potência instalada de cada planta e o seu país.
Em junho de 2010, de acordo com SUN & WIND ENERGY (2010), a Espanha possuía quase 1.000 MW de potência instalada em construção, enquanto a Califórnia possuía menos de 300MW, mas com plantas em planejamento (sem previsão de inauguração) totalizando mais de 10.000MW.
Tabela 6 – Plantas de concentradores de disco parabólico em operação no mundo
	Planta
	Potência Instalada (MW)
	País
	Aznalcollar TH
	0,08
	Espanha
	ESI
	0,01
	Espanha
	EuroDish Almeria I
	0,01
	Espanha
	EuroDish Almeria II
	0,01
	Espanha
	EuroDish Sevilha
	0,01
	Espanha
	Maricopa Solar Plant
	1,50
	EUA
	Total em operação
	1,62
	 
Fonte: SUN & WIND ENERGY (2010)
Tabela 7 – Plantas Fresnel em operação no mundo
	Planta
	Potência Instalada (MW)
	País
	Kimberlina Solar Thermal Plant
	5
	EUA
	PE1 (puerto Errado 1 Thermosolar Power Plant)
	1,4
	Espanha
	Total em operação
	6,4
	 
Fonte: SUN & WIND ENERGY (2010)
Tabela 8 – Plantas de concentradores parabólicos em operação no mundo
	Planta
	Potência Instalada (MW)
	País
	Alvarado I*
	50
	Espanha
	Andasol 1
	50
	Espanha
	Andasol 2
	50
	Espanha
	Archimede*
	5
	Itália
	Central Solar Termoelétrica La Florida*
	49,9
	Espanha
	Colorado Integrated Solar Project (Cameo)*
	2
	EUA
	Extresol 1
	50
	Espanha
	Extresol 2 (EX-2)*
	49,9
	Espanha
	Holaniku at Keahole Point*
	2
	EUA
	La Dehesa*
	49,9
	Espanha
	La Risca
	50
	Espanha
	Majadas I*
	50
	Espanha
	Manchasol-1 (MS-1)*
	49,9
	Espanha
	Martin Next Generation Solar Energy Center (MNGSEC)*
	75
	EUA
	Nevada Solar One
	75
	EUA
	Palma del Río II*
	50
	Espanha
	Puertollano
	50
	Espanha
	Saguaro Power Plant
	1,16
	EUA
	Solar Electric Generation Station (SEGS I-IV)
	350
	EUA
	Solnova 1
	50
	Espanha
	Solnova 3
	50
	Espanha
	Solnova 4
	50
	Espanha
	Total em operação
	1259,76
	 
	
	
	
Fontes: SUN & WIND ENERGY (2010)
* NREL (2011)
Tabela 9 – Plantas de torre de conentração em operação no mundo
	Planta
	Potência Instalada (MW)
	País
	PS10
	11
	Espanha
	PS20
	20
	Espanha
	Sierra Sun Tower
	5
	EUA
	Total em operação
	36
	 
Fontes: SUN & WIND ENERGY (2010)
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	5. Custos e Perspectivas
Segundo ARVIZU et. al. (2011) dados de custos de CSP são limitados e altamente dependentes de características de cada planta, como a existência ou não de armazenamento de calor (e a capacidade de armazenamento), e de hibridização (e qual a participação desta na geração total da planta).
Os sistemas de armazenamento de calor aumentam os custos de investimento, não apenas em função dos equipamentos e fluidos necessários para o armazenamento, mas também por demandarem maior área de coletores para absorver o calor adicional. Em contrapartida, aumentam o fator de capacidade da planta e elevam a produção anual, impactando assim no custo nivelado da energia. 
Os custos de investimento de plantas CSP de cilindro parabólicos, de acordo com EIA (2010), estão em torno de 3,82 USD/kW instalado para plantas sem armazenamento e 7,65 USD/kW para plantas com armazenamento.
De acordo com ARVIZU et. al. (2011) o custo nivelado em 2009 de uma planta CSP de cilindros parabólicos com armazenamento com capacidade para funcionar sem sol a plena carga durante 6 horas era em torno de 200,00 a 300,00 USD/MWh. EIA (2010) estima custo nivelado para diferentes taxas de desconto, de 180,00 a 270,00 USD/MWh para variadas radiações e capacidades de armazenamento, porém sem especificá-las (vide Figura 27).
Figura 27 – (a) Custo nivelado em função do FC e do custo de investimento; 
(b) Custo nivelado em função do FC e da taxa de desconto.
(Fonte: ARVIZU et al., 2011)
O Ministério de Minas e Energia, através de nota técnica da EPE (2012), considera os custos das tecnologias CSP ainda incompatíveis com o mercado elétrico brasileiro e, portanto, não faz projeções de entrada de plantas CSP no curto prazo na matriz nacional. 
Entretanto, o governo dos Estados Unidos ao investir em P&D e incentivar os empreendimentos de CSP, traçou, através do seu departamento de energia (DOE, 2011), metas de redução do custo nivelado das plantas CSP:
  de 60 a 80 USD/MWh, com 6 horas de armazenamento, em 2015;
  de 50 a 60 USD/MWh, com 12 a 17 horas de armazenamento, em 2020.
Para ARVIZU et. al. (2011) a queda dos custos de CSP não é meramente uma questão de tempo e afirma que ainda são necessários investimentos em P&D (acarretando em curvas de aprendizado), economias de escala devido ao crescimento do mercado e menores custos de acesso ao capital. Ao considerar essas medidas (vide Figura 28), ARVIZU et. al. (2011) estima reduções dos custos nivelados em relação aos custos atuais (2012) de:
  5 a 30% em 2015;
  35 a 50% em 2020;
  40 a 55% em 2025.
Figura 28 – Expectativas de queda no custo nivelado de CSP em função de economias de escala, aprimoramento da tecnologia e ganhos de eficiência.
(Fonte: ARVIZU et al., 2011)
Outros estudos também apontam perspectivas de avanços tecnológicos e de queda nos custos, como FTHENAKIS et. al. (2009) que estima custos nivelados de 170 USD/MWh em 2015 e 130 USD/MWh em 2020 para plantas CSP que operem no pico e  80 USD/MWh em 2020 para plantas com grande capacidade de armazenamento e, portanto, capazes de operar na base do sistema. VIEBAHN et. al. (2011) faz simulações para casos específicos na Espanha e na Argélia e estima que os custos nivelados em 2050 podem atingir faixas de 42 a 57 euros/MWh.
 
 
PEQUENOS SISTEMAS EÓLICOS PARA A PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE PARA EDIFÍCIOS
A produção de energia elétrica a partir de grandes turbinas eólicas está a ganhar grande relevo em muitos países. Não é o caso do Brasil onde a produção elétrica de origem eólica é neste momento muito reduzida e simbólica, mas é manifestamente o caso português, onde a eletricidade de origem eólica chega a preencher 30% do consumo nacional, em períodos de vento favorável.
A energia eólica em grande escala não necessita mais de subsídios e ajudas estatais para concorrer com as formas de energia fóssil, embora a sua competitividade e eficácia estejam obviamente muito dependentes da velocidade média do vento nos locais da sua instalação.
Nesta página - e nas ligações que a partir dela são feitas - abordaremos sobretudo a questão dos pequenos sistemas eólicos de produção elétrica.
Micro-Sistemas Eólicos Urbanos
Há vários tipos de pequenos sistemas eólicos, com diferentes capacidades.
Fala-se muito em microssistemas e miniturbinas eólicas para contextos urbanos. Trata-se, na maior parte dos casos, de sistemas de baixo preço, usados sobretudo para carregar baterias.
Micro-sistemas eólicos urbanos para produção de eletricidade para edifícios - instalados no topo de telhados, em paredes, ou junto a edifícios - são um tanto experimentais ou de baixa eficácia e sem capacidade de produzirem volumes significativos de eletricidade.
Os Pequenos Sistemas Eólicos
Além dos micro-sistemas referidos acima há também os pequenos sistemas eólicos mais "tradicionais", usados sobretudo em zonas rurais com ventos regulares, sem acesso fácil a redes elétricas.
Mas atenção. Estes equenos sistemas eólicos de produção elétrica não são tão pequenos quanto isso. Mesmo uma turbina elétrica de apenas 1kW (Kilowatt/hora) de
capacidade, não deixa de ser uma estrutura relativamente alta, com um diâmetro muito significativo. Há que não confundir estes pequenas sistemas eólicos com micro-sistemas para meios urbanos.
Os Pequenos Sistemas Eólicos Só Fazem Sentido Em Edifícios Eficientes Energeticamente
Tal como os sistemas de energia solar, os pequenos sistemas eólicos aplicados à produção de eletricidade para edifícios só fazem sentido se esses mesmos edifícios tiverem bons níveis de eficiência energética.
Não tem sentido estar a produzir energia que, em última análise, acaba por ser desperdiçada por via de janelas ineficientes, ou por via de tetos e sótãos que não estão convenientemente isolados, ou por via de sistemas de iluminação e de equipamentos que gastam o dobro ou o triplo do que deveriam gastar.
Ver a este propósito : Antes de instalar um sistema fotovoltaico
(o que aí se apresenta a propósito dos sistemas solares fotovoltaicos, é também válido para os sistemas eólicos).
A Eficácia Dos Sistemas Eólicos
Para serem minimamente eficazes, os pequenos sistemas eólicos necessitam de ventos com uma velocidade média de cerca de 6 metros por segundo ou mais.
Para evitar turbulência e inconstância, ou para se obter velocidades mais altas, as pás das turbinas devem ser posicionadas a uma altura de pelo menos 9 metros acima do topo de qualquer obstáculo nas vizinhanças da torre (num raio à volta de 90m/100m da torre).
Sistemas Híbridos Eólico-Solares
Sistemas híbridos – envolvendo um sistema fotovoltaico e simultaneamente uma pequena turbina eólica - são soluções mais caras do que sistemas fotovoltaicos ou sistemas eólicos separados.
Localização Da Torre E Da Turbina
As velocidades e os padrões do vento podem variar significativamente de um sítio para outro, dentro da mesma 
propriedade. Mesmo quando as diferenças são pequenas, elas podem ter um impacto significativo no output elétrico final.
Um aumento da velocidade média do vento de 6 metros por segundo (mps) para 9 mps pode duplicar a produção elétrica de um sistema eólico. Daí a importância da localização e a altura de colocação da turbina.
Capacidade Nominal De Um Sistema Eólico E Diâmetro Dos Rotores
A capacidade nominal de um sistema eólico pode não significar grande coisa; o diâmetro dos rotores pode ser mais relevante.
A velocidade média do vento nos locais onde as turbinas são instaladas é por norma bastante mas baixa do que as velocidades teóricas consideradas pelos fabricantes de turbinas eólicas, o que acaba por tornar a capacidade nominal avançada por esses fabricantes num valor muito teórico.
O output real situa-se quase sempre entre 10% e 50% da capacidade nominal.
E é neste contexto que deve prestar uma atenção especial ao diâmetro do rotor da turbina.
Eólica Vs. Solar
Há situações em que os pequenos sistemas elétrico-fotovoltaicos são mais seguros, ou mais baratos, ou mais silenciosos que os sistemas eólicos.
Mas a opção entre sistemas eólicos e sistemas elétrico-solares depende bastante dos recursos eólicos e solares. Há situações em que os sistemas eólicos podem ser mais vantajosos.
TIPOS E CAPACIDADE DOS PEQUENOS SISTEMAS EÓLICOS DE FORNECIMENTO DE ELETRICIDADE
Sistemas Para Meios Urbanos
Os pequenos sistemas eólicos para meios urbanos são muitas vezes montados no topo de prédios, ou em paredes. A sua capacidade nominal situa-se quase sempre abaixo de 1kW (kilowatt hora).
A maioria dos microssistemas disponíveis em lojas da especialidade – há um grande variedades de produtos a serem oferecidos pelo atual mercado - são sobretudo utilizados para carregar baterias, ou para fornecer eletricidade em contextos específicos: eletricidade para barcos e outros veículos recreativos, ou para sistemas de telecomunicações e sistemas eletrónicos diversos.
Novos Produtos
Embora alguns dos muitos microprodutos eólicos para contextos urbanos possam ser úteis, a maior deles não o é – pela menos na perspetiva de fornecimento elétrico regular a edifícios.
Os Pequenos Sistemas Eólicos De Capacidade Média E Média-Alta Para Moradias Isoladas E Meios Rurais
Há de qualquer modo uma outra categoria de sistema eólicos, com uma capacidade maior e torres de vários metros.
São os sistemas mais conhecidos e mais próximos dos sistemas eólicos tradicionais, usados para preencher as necessidades elétricas de casas isoladas ou para fins agrícolas como bombagem de água.
A maioria destes últimos sistemas tem uma capacidade entre 5 e 10 kW (kilowatts hora), mas há muitos com uma capacidade inferior (entre 1 e 5 kW) ou superior (até digamos 100 kW).
Ou seja: muitos destes sistemas - com capacidades entre 5 e 10 kW por hora – são capazes de satisfazer todas as necessidades elétricas de edifícios residenciais e outros.
Há no entanto que ter em conta diversos fatores.
A velocidade do vento em meios rurais e urbanos
É mais fácil conseguir-se padrões regulares e consistentes de vento em zonas rurais do que em zonas urbanas, onde o problema da turbulência do vento ou restrições diversas (à altura das torres, por exemplo), limitam o papel dos pequenos sistemas eólicos.
A Capacidade Dos Pequenos Sistemas Eólicos
O consumo elétrico médio das residências brasileiras situa-se em cerca de 1.820 kWh/ano, embora atingindo o dobro ou mais em muitas zonas do Brasil, em certas alturas do ano (dados 
do Labee); já em Portugal o consumo sobe para 3.700 kWh/ano (Adene).
Consumos desta ordem podem facilmente ser preenchidos pelos pequenos sistemas eólicos.
Há porém que não esquecer que o tamanho de um pequeno sistema eólico, desenhado para preencher os consumos de um edifício ou de uma propriedade, depende de algo mais do que apenas da capacidade da sua turbina. Há que ter também em conta:
- a velocidade média do vento no lugar em causa; ou, noutros termos, o número de horas de vento consistente, e a sua velocidade.
- o acesso ou não à rede elétrica, e a ligação ou não do sistema eólico a essa rede.
Velocidade Média Do Vento
Os recursos eólicos são obviamente determinantes para o sucesso de qualquer sistema eólico.
Output Real
Há que não esquecer que a capacidade nominal de uma turbina eólica não corresponde ao seu output. Quando se diz, por exemplo, que um sistema tem 1 kW/hora de capacidade, tal não significa que o seu output médio atinja esse valor. Frequentemente só atinge metade, ou 1/4, ou mesmo menos.
A capacidade nominal de um sistema eólico é uma capacidade teórica, para velocidades de vento ideais, normalmente fixadas pelo próprio fabricante, e por norma muito acima da velocidade média real. Ou seja, se a capacidade referida acima (1kw/hora), 
tiver sido calculada para uma velocidade de 12 metros por segundo (mps) quando a velocidade média real num certo local é de apenas 6 mps, então o output médio por hora (real) passará a ser muito menor.
E deve ser esse outro valor que terá que considerar no cálculo da produção elétrica média diária e mensal – e para se comparar essa produção com os consumos diários e mensais, ou para se calcular o tamanho do sistema de baterias (no caso de sistemas eólicos autónomos, não ligados à rede pública).
Sistemas Eólicos Autónomos
Naturalmente, sistemas eólicos sem ligação às redes elétricas gerais terão que ser “sobredimensionados”, de modo a responderem a situações de ausência de vento, e exigirão um adequado sistema de baterias - para armazenar eletricidade nos períodos em que a produção excede o consumo, e para fornecer eletricidade nos períodos em que acontece o contrário.
Por outro lado, eles terão que ter também um sistema de geração de eletricidade a diesel, para períodos mais longos de ausência de vento…
Ver a este propósito: Sistemas fotovoltaicos conectados e não conectados à rede elétrica (os conteúdos referidos nesta outra página, para os sistemas fotovoltaicos, são também válidos para pequenos sistemas eólicos de produção elétrica).
 
A EFICIÊNCIA DOS PEQUENOS SISTEMAS DE ELETRICIDADE EÓLICA 
Há vários fatores decisivos em termos de eficiência dos pequenos sistemas eólicos
de produção elétrica.
Um deles são os pequenos aumentos da velocidade do vento; esses aumentos podem facilmente duplicar ou triplicar a produção elétrica de um pequeno sistema eólico.
Localização E Altura Da Torre
Há que não esquecer a regra do cubo, aplicada aos sistemas eólicos: um aumento para o dobro da velocidade do vento pode aumentar em oito vezes a produção elétrica do sistema.
Daí a importância de fatores como a escolha de uma boa localização, e a altura da torre. São fatores importantíssimos em termos de eficiência dos pequenos sistemas eólicos.
Desenho E Materiais
Seja como, as turbinas eólicas modernas são também máquinas sofisticadas, envolvendo pás especialmente desenhadas e novos materiais (compostos de carbono, fibra de vidro) e controlos elétricos que podem melhorar imenso a produção elétrica dos sistemas em causa, comparativamente às turbinas de há algumas décadas atrás ou a sistemas que não incorporem essas inovações tecnológicas.
Ou seja: o desenho global e a qualidade dos materiais do sistema eólico são fundamentais. Há que não esquecê-lo.
Rotor e velocidade do vento
O rotor da turbina e a velocidade do vento no sítio onde a sistema eólico está instalado (frequentemente dependente da altura a que a turbina se encontra) são frequentemente os dois elementos diretamente mais determinantes da eficácia de um pequeno sistema eólico.
O Diâmetro Do Rotor
Mas embora a qualidade e a eficiência de um sistema eólico seja sempre o resultado da combinação de materiais, design e novos sistemas de controlo eletrónico, há um elemento que – na perspetiva do comprador – deve merecer a sua especial atenção: o diâmetro do rotor da turbina.
A eletricidade gerada por uma turbina depende largamente, em termos imediatos, desse elemento.
Diâmetro Do Rotor E Capacidade Nominal Da Turbina
Duas turbinas com a mesma capacidade nominal (5 kW/hora, por exemplo), uma com um rotor com um diâmetro de 3 metros, e outra com um rotor de 4,5 metros, terão de facto uma produção elétrica muito diferente.
A segunda turbina, em igualdade de circunstâncias - ou seja, beneficiando de ventos à mesma velocidade média, e com um desenho, controlos e materiais idênticos - poderá na realidade produzir qualquer coisa como o dobro da eletricidade da primeira (há que não esquecer, a este propósito, que a capacidade nominal de uma turbina é normalmente fixada discricionariamente pelo fabricante, pressupondo ventos a velocidades médias ideais, que na prática só se verificam por curtos períodos.
A ALTURA E A LOCALIZAÇÃO DAS TORRES DOS PEQUENOS SISTEMAS EÓLICOS
Se vai instalar um pequeno sistema eólico de produção elétrica, equacione cuidadosamente a localização e a altura da torre do sistema.
Obstruções junto ao solo, perto da turbina, afetam fortemente a qualidade e os padrões do vento, o que em última análise determina a eficácia e a produção elétrica dos sistemas eólicos.
É uma consequência direta da chamada regra do cubo. O output elétrico de um sistema eólico varia na razão cúbica da velocidade do vento; ou seja, um aumento para o dobro da velocidade do vento faz aumentar em aproximadamente oito vezes o output elétrico; e inversamente…
Obstáculos E Velocidade Do Vento
As turbinas eólicas devem ser instaladas acima de qualquer obstáculo – é essa afinal de contas a função da torre eólica.
A torre deve ser utilizada para colocar a turbina acima de cercas, árvores, construções e de qualquer outro obstáculo junto ao solo. É extramente importante para o sucesso do sistema. Obstruções criam turbulência e diminuem a velocidade do vento.
Algo que é largamente ilustrado pelos sistemas eólicos urbanos. Eles têm pequenas torres – frequentemente apenas um pequeno tubo – e isso e as obstruções que afetam a velocidade 
e os padrões do vento nas cidades roubam eficácia e tornam esses sistemas altamente ineficazes.
Regra Geral
A regra geral estipula que a ponta inferior das pás da turbina se devem situar a 9 metros ou mais acima do topo de qualquer obstáculo, no raio de 90 metros da torre.
É uma regrar que deve ser interpretada de forma flexível, mas que não deve ser ignorada. Para tanto há que ter em atenção possíveis regulamentos locais, fixando limites a essa altura.
Outras Questões A Ter Em Conta
Tenham em atenção a configuração da torre, e os seus materiais e desenho. É algo que varia bastante. Evite torres de alumínio, propensas a partirem-se com o tempo.
Pondere questões como a facilidade de manutenção e a facilidade de acesso à turbina, ou a facilidade de desmontagem da mesma, ou a área de terreno requerida pelo sistema.
Localização
A velocidade do vento pode variar significativamente dentro de 
uma mesma propriedade, num espaço relativamente curto. A escolha do local de instalação do sistema eólico é, por isso, crucial.
Tenha em conta o sentido dos ventos dominantes, e não esqueça que velocidades médias do vento inferiores a 6 metros por segundo tornam os sistemas eólicos simplesmente ineficazes.
Escolha pontos altos ou os lugares mais expostos ao vento, em propriedades que não sejam planas.
Escolha locais que não sejam afetados por obstáculos naturais ou outros. Não se esqueça que vales, montanhas, florestas ou simplesmente algumas árvores e construções podem interferir significativamente na direção e velocidade do vento.
Pondere possíveis projetos futuros, envolvendo edifícios ou de outras construções que possam colidir com o seu sistema eólico.
TIPOS E CAPACIDADE DOS PEQUENOS SISTEMAS EÓLICOS DE FORNECIMENTO DE ELETRICIDADE
Sistemas Para Meios Urbanos
Os pequenos sistemas eólicos para meios urbanos são muitas vezes montados no topo de prédios, ou em paredes. A sua capacidade nominal situa-se quase sempre abaixo de 1kW (kilowatt hora).
A maioria dos microssistemas disponíveis em lojas da especialidade – há um grande variedades de produtos a serem oferecidos pelo atual mercado - são sobretudo utilizados para carregar baterias, ou para fornecer eletricidade em contextos específicos: eletricidade para barcos e outros veículos recreativos, ou para sistemas de telecomunicações e sistemas eletrónicos diversos.
Novos Produtos
Embora alguns dos muitos microprodutos eólicos para contextos urbanos possam ser úteis, a maior deles não o é – pela menos na perspetiva de fornecimento elétrico regular a edifícios.
Os Pequenos Sistemas Eólicos De Capacidade Média E Média-Alta Para Moradias Isoladas E Meios Rurais
Há de qualquer modo uma outra categoria de sistema eólicos, com uma capacidade maior e torres de vários metros.
São os sistemas mais conhecidos e mais próximos dos sistemas eólicos tradicionais, usados para preencher as necessidades elétricas de casas isoladas ou para fins agrícolas como bombagem de água.
A maioria destes últimos sistemas tem uma capacidade entre 5 e 10 kW (kilowatts hora), mas há muitos com uma capacidade inferior (entre 1 e 5 kW) ou superior (até digamos 100 kW).
Ou seja: muitos destes sistemas - com capacidades entre 5 e 10 kW por hora – são capazes de satisfazer todas as necessidades elétricas de edifícios residenciais e outros.
Há no entanto que ter em conta diversos fatores.
A velocidade do vento em meios rurais e urbanos
É mais fácil conseguir-se padrões regulares e consistentes de vento em zonas rurais do que em zonas urbanas, onde o problema da turbulência do vento ou restrições diversas (à altura das torres, por exemplo), limitam o papel dos pequenos sistemas eólicos.
A Capacidade Dos Pequenos Sistemas Eólicos
O consumo elétrico médio das residências brasileiras situa-se em cerca de 1.820 kWh/ano, embora atingindo o dobro ou mais em muitas zonas do Brasil, em certas alturas do ano (dados do Labee); já em Portugal o consumo sobe para 3.700 kWh/ano (Adene).
Consumos desta ordem podem facilmente ser preenchidos pelos pequenos sistemas eólicos.
Há porém que não esquecer que o tamanho de um pequeno sistema eólico, desenhado para preencher os consumos de um edifício ou de uma propriedade, depende de algo mais do que apenas da capacidade da sua turbina.
Há que ter também em conta:
- a velocidade média do vento no lugar em causa; ou, noutros termos, o número de horas de vento consistente, e a sua velocidade.
- o acesso ou não à rede elétrica, e a ligação ou não do sistema eólico a essa rede.
Velocidade Média Do Vento
Os recursos eólicos são obviamente determinantes para o sucesso de qualquer sistema eólico.
Output Real
Há que não esquecer que a capacidade nominal de uma turbina eólica não corresponde ao seu output. Quando se diz, por exemplo, que um sistema tem 1 kW/hora de capacidade, tal não significa que o seu output médio atinja esse valor. Frequentemente só atinge metade, ou 1/4, ou mesmo menos.
A capacidade nominal de um sistema eólico é uma capacidade teórica, para velocidades de vento ideais, normalmente fixadas pelo próprio fabricante, e por norma muito acima da velocidade média real. Ou seja, se a capacidade referida acima (1kw/hora), tiver sido calculada para uma velocidade de 12 metros por segundo (mps) quando a velocidade média real num certo local é de apenas 6 mps, então o output médio por hora (real) passará a ser muito menor.
E deve ser esse outro valor que terá que considerar no cálculo da produção elétrica média diária e mensal – e para se comparar essa produção com os consumos diários e mensais, ou para se calcular o tamanho do sistema de baterias (no caso de sistemas eólicos autónomos, não ligados à rede pública).
Sistemas Eólicos Autónomos
Naturalmente, sistemas eólicos sem ligação às redes elétricas gerais terão que ser “sobredimensionados”, de modo a responderem a situações de ausência de vento, e exigirão um adequado sistema de baterias - para armazenar eletricidade nos períodos em que a produção excede o consumo, e para fornecer eletricidade nos períodos em que acontece o contrário.
Por outro lado, eles terão que ter também um sistema de geração de eletricidade a diesel, para períodos mais longos de ausência de vento…
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS E SUA LIGAÇÃO À REDE ELÉTRICA: SIM OU NÃO?
Nota: o conteúdo desta página é também válido para pequenos sistemas eólicos desenhados para fornecer eletricidade a edifícios.
É hoje bastante fácil instalar um sistema fotovoltaico autónomo, desligado das redes elétricas tradicionais.
Noutros termos: podemos instalar painéis fotovoltaicos nas nossas casas (ou escolas, ou outros edifícios...) e dimensionr e equipar o sistema com baterias, de modo a não dependermos de terceiros a nível do fornecimento de eletricidade.
Mas será que, na perspetiva dos proprietários dos edifícios, isso é vantajoso?
Não será mais vantajoso manter os novos sistemas solares-fotovoltaicos, instalados nos nossos dos nossos edifícios, ligados às redes existentes, vendendo e comprando eletricidade aos operadores elétricos?
A resposta é: na esmagadora maioria dos casos sim. Os sistemas autónomos são mais caros, ou muito mais caros; eles só se justificam e só são verdadeiramente vantajosos para edifícios e propriedades isoladas, longe da rede elétrica.
Ligação Dos Sistemas Fotovoltaicos De Residências E Outros Edifícios Às Redes Elétricas
A ligação de um sistema fotovoltaico montado num edifício à rede elétrica geral tem óbviasvantagens: o edifício em causa pode canalizar para a rede o excesso de produção elétrica de certas horas do dia, e ser pago por isso. E pode por outro lado abastecer-se nessa mesma rede nos períodos ou dias em que o seu consumo excede os seus níveis de produção elétrica.
A alternativa - um sistema autónomo baseado num sistema de baterias, capaz de armazenar eletricidade para os períodos em que o consumo excede a produção – é um sistema naturalmente mais caro. E também um sistema com muito mais desperdício e que à partida tem que estar "sobredimensionado" de modo a prevenir ruturas.
A não ser que as condições impostas pela operadora elétrica sejam muito desvantajosas (em termos de preços de compra e venda da eletricidade), os sistemas articulados com a rede elétrica geral são claramente mais vantajosos.
As futuras redes elétricas
A perspetiva, em termos de futuro, envolve sistemas de software específicos, capazes de gerir de forma integrada as produções e necessidades individuais de milhões de edifícios e de pontos de produção elétrica de um país, articulando essa produção com as necessidades dos sistemas de transportes urbanos, e com o fornecimento de eletricidade a milhões de automóveis e outros veículos elétricos – algo obviamente impossível no quadro de edifícios eletricamente autónomos em termos de produção elétrica.
Acordos Com As Operadoras Elétricas
Os termos dos acordos com as operadoras elétricas – a nível das condições e dos preços de compra e venda de eletricidade à rede – é matéria essencialmente política e que pode variar muito no futuro próximo.
Mas tecnicamente essa articulação é fácil e baseia-se em contadores bidirecionais, capazes de medir a eletricidade descarregada na rede e a eletricidade retirada desse mesma rede (em vez dos contadores tradicionais unidirecionais, que apenas medem a eletricidade que é consumida).
Sistemas Autónomas
Como se referiu acima, os sistemas fotovoltaicos autónomos requerem 1) um sistema de baterias; mas requerem igulamente 2) um controlador de carga, 3) um transformador de corrente, 4) um sistema de cabos e controladores e interruptores de segurança; e 5) também um sistema de geração elétrica a diesel, para períodos críticos de baixa produção elétrica.
As baterias são normalmente de dois tipos: de chumbo-ácido (FLA) ou baterias seladas AGM/gel. As segundas não requerem manutenção, mas as primeiras têm uma duração maior (que no entanto raramente ultrapassa os 6-10 anos, ao contrário do que acontece com os outros elementos do sistema, com uma longevidade significativamente mais alta).
O controlador de carga é, a seguir as baterias, o elemento mais crítico de um sistema fotovoltaico autónomo: ele controla o fluxo elétrico da e para as baterias, e evita problemas de sobrecarga. Os novos controladores têm um circuito integrado de proteção, de modo a prevenir potenciais problemas de sobrecarga.
Todos estes elementos tornam os sistemas de produção autónoma de eletricidade fotovoltaica significativamente mais caros do que os sistemas integrados na rede. Eles só ganham sentido em comunidades isoladas, ou para quintas ou edifícios longe das linhas elétricas regionais ou nacionais.
SISTEMAS HÍBRIDOS DE ENERGIA SOLAR-EÓLICA
A ideia é atrativa: um sistema capaz de aproveitar em simultâneo os recursos solares e eólicos, nos dias de sol e vento; um sistema com uma componente fotovoltaica para os períodos em que o vento não sopra ou sopra a velocidades baixas, e uma componente alimentada pelo vento, para os períodos em que o sol está ausente.
Dois sistemas capazes de minimizar o problema da intermitência associado aos sistemas de energia renovável, e que se podem suplementar e complementar.
Sistemas Híbridos Típicos
Os sistemas híbridos solar-eólicos incluem módulos fotovoltaicos, uma pequena turbina elétrica, sistemas de controlo elétrico e, para além de outras pequenas componentes, um sistema de baterias e um gerador elétrico a diesel, no caso de sistemas autónomos, não ligadas às redes elétricas.
Capacidade
Como seria de esperar, a combinação dos dois subsistemas (eólico e solar) é acompanhada por uma redução da capacidade de produção elétrica de cada um deles. Ou melhor: para se obter, por exemplo, um output de 300 kW de eletricidade por mês, o sistema é desenhado de modo a ter uma turbina de 4kW (kilowatts/hora) em vez de uma turbina de 6 kW; e o mesmo acontece com a parte fotovoltaica do sistema.
Output
O output de um sistema híbrido depende obviamente da capacidade nominal de cada um dos subsistemas, mas também de fatores como as condições solares e da velocidade média do vento no lugar de instalação, ou de pormenores ligados a esta.
No caso do subsistema eólico, há que ter em conta que a capacidade nominal é um valor largamente teórico, associado a condições ideais em termos de velocidade do
vento. A produção efetiva pode ser metade ou um quarto dessa capacidade nominal (ver: Tipos e capacidade dos pequenos sistemas eólicos), dependendo da velocidade média do vento no lugar em causa.
Quanto à capacidade do subsistema fotovoltaico, para além dos recursos solares, há que ter em conta fatores como a sombra, ou a orientação do painel. Ver: Sombra, Ângulos, Direcção e Sistemas Solares
Preços
Os sistemas híbridos são tipicamente mais caros (20 ou 30% mais caros, em média) do que os sistemas fotovoltaicos ou os pequenos sistemas eólicos separados, para a mesma capacidade nominal.
Vantagens E Desvantagens Dos Sistemas Híbridos
Os sistemas híbridos podem minimizar o problema da intermitência, referido inicialmente. É um elemento importante.
Mas eles não deixam de, em última instância, estar dependentes dos constrangimentos dos sistemas não-híbridos, e sobretudo dos constrangimentos associados à produção de energia eólica a nível de localização e altura da torre.
Os sistemas híbridos apenas são verdadeiramente vantajosos em regiões onde os padrões de vento e os recursos solares se complementam significativamente, ou seja, em lugares onde o vento sopra frequentemente a velocidades significativas durante a noite, ou em que os períodos de bons recursos solares também são frequentemente acompanhados por ventos consistentes.
De outro modo, o facto de os sistemas híbridos serem mais caros, retira-lhes competitividade.
Questões A Assegurar Previamente
Também não se esqueça de que as vantagens de qualquer pequeno sistema de energia renovável associado a edifícios residenciais, escolas ou outros, está estreitamente dependente da eficiência energética dos edifícios em causa.
Por outras palavras: se quiser montar um sistema híbrido eólico-solar, antes de o instalar, considere níveis suficientemente elevados de isolamento para as paredes e para os sótãos e tetos da casa, e janelas eficientes, bem como um sistema de iluminação e eletrodomésticos capazes de reduzir os consumos energéticos para, digamos, metade.
De outro modo necessitará de um sistema híbrido grande e demasiado caro.
 
 
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O IMPACTO DA SOMBRA E DA LOCALIZAÇÃO NA EFICIÊNCIA DOS PAINÉIS SOLARES
O output dos sistemas solares fotovoltaicos e dos aquecedores solares de água depende largamente dos recursos solares. O número de horas de sol e o ângulo a que o sol atinge os painéis/coletores devem ser adequadamente equacionados, aquando da instalação do sistema.
Sombra E Eficácia Dos Sistemas Fotovoltaicos E Dos Aquecedores Solares
O fator sombra pode ter um forte impacto, sobretudo nos sistemas fotovoltaicos e no período de inverno, quando o sol está baixo e projeta sombras maiores.
Em algumas configurações, uma pequena faixa de sombra ao longo de um módulo solar, durante uma parte significativa do dia, pode comprometer a produção elétrica de grande parte do sistema (as células solares atingidas pela sombra podem bloquear o fluxo elétrico de ou para outras células).
Há que tentar anular tais efeitos por via da remoção das obstruções responsáveis pela sombra (chaminés, árvores, paredes….), sempre que tal for viável.
Naturalmente, o impacto de uma faixa de sombra pode não ser importante, se limitado a uma parte do ano, ou se abrangendo apenas uma parte menor dos painéis. Um pequeno aumento da área dos painéis pode resolver a questão.
Há de qualquer modo que ter em conta que o fator sombra pode de facto comprometer a viabilidade dos sistemas solares,
 nomeadamente se isso se associar à orientação dos telhados. Telhados que não permitam a orientação dos painéis em função do sol de inverno comprometem definitivamente a sua eficácia.
Considere nesse caso a instalação do sistema noutro local, se possível. Podem haver boas localizações alternativas a telhados. Um sistema que não beneficie de pelo menos 5 horas de sol diário (em média) não é, geralmente, uma boa opção.
Ângulo Solar
Uma vez que o ângulo de incidência do sol sobre os painéis varia ao longo do ano, de acordo com a altitude do sol, há que estudar a melhor maneira de ter isso em conta.
A maioria dos painéis solares são montados de acordo com o ângulo de inclinação dos telhados; é a forma mais fácil de instalá-los, e a opção esteticamente mais agradável, além de ser aquela que minimiza o impacto negativo do vento nos painéis e nos seus suportes.
Mas muitas vezes, os melhores ângulos para os painéis solares não coincidem com o ângulo de inclinação dos telhados.
O melhor ângulo é aproximadamente igual à latitude do lugar, e isso é válido tanto para aquecedores de água solares como para sistemas fotovoltaicos. A imagem mostra como medir o ângulo em causa, no hemisfério norte; no caso do Brasil e de outros países do hemisfério sul, os painéis
 devem obviamente estar orientados para norte (em vez de orientados para sul, como se mostra na imagem).
Noutras palavras: os painéis solares devem envolver um ângulo aproximadamente igual à latitude do lugar, com uma tolerância até cerca de +-15º.
Obviamente há outras vias mais sofisticadas de encarar esta questão, nomeadamente em sistemas fotovoltaicos montados a nível do solo, envolvendo sistemas rotativos, que têm em conta o trajeto solar ao longo do dia e do ano.
Montagem Dos Painéis Junto Ao Solo Ou Montagem Em Telhados
Sempre que os telhados não oferecerem a exposição solar ou a inclinação e desobstrução necessária à eficácia do sistema, há que pôr a hipótese da sua instalação a nível do solo.
Mas há outras razões que podem justificar essa opção, como problemas a nível dos telhados ou estratégias de maximização dos ganhos solares por via de sistemas rotativos…
Naturalmente, há que ter também em conta as possíveis desvantagens da montagem de um sistema solar a nível do solo: problemas de ocupação de espaço, de obstrução, questões de sombra, possíveis atos de vandalismo…
Condições Atmosféricas Locais A Considerar Aquando Da Instalação De Sistemas Solares
Tenha também em atenção possíveis fatores climáticos locais, como manhãs ou tardes de grande nebulosidade, ou períodos de poeiras intensas, ou de nevoeiro. Estes fatores também 
afetam significativamente a eficiência dos sistemas fotovoltaicos ou de aquecimento de água.
Tenha-os em conta, se for caso disso. Pequenas variações na orientação dos painéis a Este ou a Oeste podem melhorar o output dos sistemas.
 
SISTEMAS E SUPORTES FIXOS E ROTATIVOS PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS E DE AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA
Os sistemas solares de aquecimento de água e de geração de eletricidade (sistemas fotovoltaicos) dependem fortemente, na sua eficácia, dos ângulos de incidência da luz solar sobre os painéis.
Um sistema bem direcionado em relação ao sol, tendo em conta as suas variações ao longo do ano (variações em altitude) e ao longo do dia, pode facilmente aumentar o seu output em 20 ou 30%.
Por razões práticas e logísticas preferimos geralmente sistemas de instalação fixos, sem ajustamentos ou correções em função da altitude do sol, ou em função do seu trajeto diário.
Mas pode haver casos em que o diferencial de eficiência entre sistemas fixos e sistemas adaptáveis e rotativos pode e deve ser tido em conta aquando da instalação de um sistema fotovoltaico ou de aquecimento solar de água.
Sistemas De Suporte Fixos
Os sistemas fixos de suporte de painéis solares são simples, baratos e fortes. São a solução mais comum, sobretudo em telhados.
Naturalmente esses suportes devem ser montados tendo em conta a posição do sol no inverno; os painéis devem ter uma inclinação igual ou muito próxima da latitude do lugar (ver imagem; tenha em conta que no hemisfério sul, os painéis devem estar orientados para Norte e não para Sul, ao contrário do que se mostra na imagem).
Sistemas Ajustáveis Em Função Dos Meses E Das Estações
Os sistemas mais comuns de suporte de painéis solares permanecem fixos ao longo de todo o ano.
Mas há estruturas de suporte que permitem ajustar manualmente o ângulo dos painéis várias vezes ao longo do ano, de modo a se ter em conta
a altitude do sol. Embora possam ser ligeiramente mais caras, pode valer a pena considerar estas estruturas. Elas podem gerar acréscimos de eficiência de cerca de 10%.
O problema maior está muitas vezes no acesso às mesmas, quando os painéis estão instalados em telhados.
Sistemas Rotativos
E há também sistemas rotativos, capazes de manter os painéis na rota da trajetória do sol durante as várias horas do período diurno, além de poderem ter em conta as suas variações em altitude, ao longo dos meses.
Estes sistemas rotativos usam pequenos motores, e sensores solares, e podem melhorar a eficácia dos sistemas fotovoltaicos em mais de 20%.
Naturalmente, são mais caros e são normalmente instalados junto ao solo; além disso exigem mais manutenção e são mais suscetíveis a pequenos problemas.
ENERGIA SOLAR VERSUS ENERGIA EÓLICA (PEQUENOS SISTEMAS)
O que escolher, a nível da produção de eletricidade? Um pequeno sistema solar ou um pequeno sistema éolico?
É algo que não depende apenas do número de horas de sol e da velocidade média do vento nos sítios em causa.
Há outros fatores a considerar:
- usos: eletricidade para fins domésticos ou escritórios e instituições, ou para fins agrícolas, ou para veículos recreativos…
- o sítio onde se vive: os sistemas eólicos são sobretudo utilizados em meios rurais e edifícios isolados.
- preços relativos.
Vantagens Dos Pequenos Sistemas Eólicos E Solares
Em climas quentes, de bons recursos solares, com pouco vento, os sistemas fotovoltaicos são inquestionavelmente mais vantajosos.
O facto de os sistermas elétricos fotovoltaicos não envolverem qualquer risco, ou barulho, e de envolverem uma maior longevidade são também vantagens significativas.
Além disso, os sistemas eólicos, com as suas torres altas, não respondem aos condicionalismos dos meios urbanos.
Mas em zonas ventosas, com ventos consistentes, um pequeno sistema eólico pode produzir eletricidade durante muito mais horas do que os sistemas solares fotovoltaicos, o que obviamente pode ser uma grande vantagem dos sistemas eólicos.
Barcos E Veículos Recreativos
As vantagens da energia solar, a nível da produção de eletricidade para edifícios não tem necessariamente correspondência noutras áreas, ou elas podem não ser tão evidentes.
É o caso da produção de eletricidade para veículos recreativos, onde o próprio movimento dos veículos aumenta a intensidade do “vento” que move as pequenas turbinas eólicas e melhora a sua produtividade.
Também o facto de, em muitas zonas climáticas, existirem períodos mais longos de vento do que recursos solares, pode constituir uma vantagem significativa para os sistemas eólicos.
Preços
Não há uma vantagem clara dos pequenos sistemas eólicos sobre os fotovoltaicos, ou o inverso, mas as fortes reduções do preços das componentes fotovoltaicas, tem aumentado a competitividade das soluções de base solar.
Conclusões
Há que ter em conta os recursos solares e eólicos de cada região, e os prós e contras referidos anteriormente. Ou, se for caso disso, considerar um sistema híbrido solar-eólico.
 
COMO PREENCHER 100% DAS NECESSIDADES ELÉTRICAS COM UM "PEQUENO" SISTEMA FOTOVOLTAICO
Nota: o conteúdo desta página é também válido para pequenos sistemas eólicos desenhados para fornecer eletricidade a edifícios.
Os sistemas solares fotovoltaicos podem ser uma excelente opção. Eles podem produzir eletricidade durante 25 anos ou mais, e preencher todas as necessidades elétricas dos nossos edifícios, sem custos operacionais e sem emissões de gases de estufa.
Mas não se esqueça: os sistemas fotovoltaicos devem ser desenhados para satisfazer todas as necessidades elétricas, ou a maior parte, do edifício onde vão ser instalados.
Um sistema que apenas satisfaça uma pequena parte do consumo elétrico de um edifício - digamos, 20% ou 30%, ou mesmo 50% - não é uma boa opção.
Perguntar-se-á: mas não será que isso requere uma área de painéis demasiado grande e cara? E será que isso é possível e desejável?
Apresentam-se as respostas a seguir.
Os Sistemas Fotovoltaicos Podem E Devem Satisfazer Todas Ou Grande Parte Das Necessidades Elétricas Dos Edifícios Onde Vão Ser Instalados.
É um erro instalar-se um sistema fotovoltaico numa casa, numa escola, ou num qualquer outro edifício que não tenha sido previamente preparado ou melhorado em termos energéticos. Isso acaba por ser um desperdício!
O que é que se quer dizer exatamente com isto?
Imagine uma casa com janelas ineficientes e com um baixo nível de isolamento térmico a nível do seu sótão. Isso tem, em geral, um forte impacto em matéria de gastos energéticos com climatização. E para preencher esses gastos através de um sistema fotovoltaico seria necessário instalar uma área de painéis fotovoltaicos bastante maior do que aconteceria se o edifício estivesse equipado com janelas altamente eficientes e com bons níveis de isolamento térmico. Algo que não tem sentido.
Ou seja: primeiro há que que investir na eficiência energética do edifício, em áreas como janelas e isolamento térmico; é um erro estar-se a instalar um grande sistema fotovoltaico numa casa, escola ou qualquer outro edifício que desperdiça grandes quantidade de energia por via das suas janelas ou a nível dos seus sótãos, paredes e outros pontos, por falta de isolamento térmico.
E o que se refere acima a propósito de janelas, ou a nível do isolamento térmico dos edifício, é válido para outras áreas e é aplicável aos equipamentos usados a nível dos edifícios. Há também que reduzir os seus consumos elétricos o mais possível, antes da instalação de um sistema fotovoltaico.
Veja-se, por exemplo, o caso do consumo energético de frigoríficos e outros eletrométricos, ou de computadores e produtos da eletrónica, ou o consumo associado aos sistemas de iluminação. Eles podem normalmente ser reduzidos em 50% ou mais, por via de uma escolha adequada de unidades eficientes energéticamente e/ou por via de medidas diversas de controlo dos consumos elétricos.
O que por seu turno tem as implicações referidas mais acima: a possibilidade de se instalar sistemas solar-elétricos envolvendo uma superfície de painéis fotovoltaicos bastante menor.
Sistemas Fotovoltaicos, Novos Edifícios E Edifícios Existentes
É certo que não é fácil reduzir os consumos energéticos em edifícios existentes.
Há muitas áreas possíveis de ganhos de eficiência energética, mas se um edifício for extremamente ineficiente energéticamente, e se não for possível ou for demasiado caro reduzir fortemente os seus consumos elétricos, então muito
 provavelmente não faz sentido instalar um sistema fotovoltaico nesse edifício.
Ou seja: é sobretudo a nível dos novos edifícios ou no quadro de grandes remodelações envolvendo edifícios existentes, que os melhoramentos de eficiência energética são mais exequíveis, e é neles que a instalação de painéis solares fotovoltaicas ganha mais pertinência.
Por via das vias acima referidas, e por via de adequadas opções em matéria de orientação ou proteção solar do edifício, ou a nível do seu dimensionamento e da posição e tamanho das janelas, são possíveis enormes ganhos em matéria de poupanças de energia. É possível, em muitos casos, reduzir os consumos elétricos em percentagens da ordem dos 70-80%. O que viabiliza sistemas fotovoltaicos bastante mais pequenos e baratos.
A alternativa são grandes superfícies de sistemas fotovoltaicos, demasiado caros, que não são competitivos nem vantajosos sob o ponto de vista económico.
 
Kit energia solar
Em pleno século XXI é impossível ainda se pensar no desperdício, principalmente nos tempos de hoje, em que a escassez de recursos naturais começa a ser notada – como no caso da água, por exemplo – fica cada vez mais evidente que nós, seres humanos, precisamos de outros meios para sobreviver. Junto com a preocupação com sustentabilidade tem surgido várias formas e produtos que prometem nos ajudar nessa tarefa. Um desses produtos são os kits de energia solar, que, tal como o nome indica, visam o aproveitamento da energia solar para diversos
fins, inclusive para o meio residencial.
Kit Solar Fotovoltaico
Por isso mesmo decidimos trazer esse assunto aqui, pois ainda há muitas dúvidas e pouco conhecimento sobre este tipo de produto.
Composição do kit Solar
O kit fotovoltaico é composto pelos seguintes itens:
Baterias
A baterias têm como principal função armazenar toda a energia que “sobra” da produção dos geradores fotovoltaicos. Ou seja, elas são tipo uma reserva para os dias chuvosos, ou para os dias em que a incidência solar não é suficientemente boa para alimentar toda a casa, por exemplo.
Gerador fotovoltaico
O gerador, também conhecido como painel solar, é constituído por várias células que tem a capacidade d captar toda a luz – oriunda do sol – que incide sobre elas. A função desse item é, justamente, converter a energia solar em energia elétrica, que posteriormente irá abastecer toda a residência.
Controlador de carga
O controlador de carga é um dispositivo que tem como função controlar os processos de carga e descarga da bateria do kit. Ou seja, é com ele que o proprietário consegue “solicitar” o uso da carga armazenada na bateria, por exemplo.
Inversor de frequência
Essa é uma peça essencial nesse kit, pois é com ele que fica possível a conversão da corrente contínua da bateria em corrente alternada – para que as cargas dos eletrodomésticos, por exemplo, sejam alimentadas da maneira mais correta, evitando assim os possíveis danos que causaria uma carga elétrica superior à que o equipamento suporta.
Preços de Kits Solares
Como é de se esperar esse é um investimento que pode durar a vida toda, como tal, não sai tão barato para quem opta por ter um desses kits em casa. Lembrando que os valores podem sofrer grandes variações de acordo com as cidades em que são comercializados.
Falando então de números, a nossa pesquisa nos levou aos seguintes valores:
Kit solar fotovoltaico, sem instalação, 500Wp MPPT (2x250Wp) – em média R$ 5.000,00.
Kit solar fotovoltaico, com projeto + instalação, 1.5 kWp (6x250Wp) – em torno de R$ 12.000,00.
Vale lembrar que dependendo das peças optadas, é possível ampliar posteriormente o número de placas solares, caso você não possa arcar com os custos de todo o sistema de painéis solares de uma vez só.