Utilização de sistemas fototérmicos com concentradores para higienização de salas de ordenha

Neste trabalho, analisou-se a viabilidade do uso de concentradores de radiação solar em sistemas fototérmicos para higienização de salas de ordenha. Foram analisadas três opções para aquecimento de água com reservatório de acumulação: sistema com resistência elétrica, sistema solar com concentrador e sistema solar sem concentrador. Calculou-se o custo total dessas alternativas e o valor presente líquido do sistema solar suplementado por lenha de eucalipto comprada, lenha de eucalipto produzida na propriedade rural, energia elétrica e gás liquefeito de petróleo (GLP). Realizou-se uma análise de sensibilidade do sistema fototérmico variando o número de vacas lactantes, o custo da energia elétrica e da lenha, a taxa de juros, o custo dos componentes do sistema, a vida útil e o subsídio no valor do equipamento. O sistema fototérmico com concentrador suplementado por lenha produzida na propriedade foi a alternativa de aquecimento mais viável economicamente. O uso dos concentradores gera uma redução de cerca de 10% no custo de aquisição do sistema de aquecimento solar.In this study, we analyzed the feasibility of using radiation concentrators in thermal solar systems for the hygiene of milking parlors. We analyzed three options for water heating with tank accumulation: system with electric resistance, the solar system with concentrator and the solar system without concentrator. It was calculated the total cost of these alternatives and the net present value of the solar system supplemented by purchased eucalyptus wood, eucalyptus wood produced on the farm, electricity and liquefied petroleum gas (LPG). A sensitivity analysis of the thermal solar system varying the number of dairy cows, the electricity and the firewood costs, the interest rate, the system's components cost, the life expectancy and the subsidy on the equipment value. The thermal solar system with concentrator supplemented by firewood produced on the property was the more feasible heating alternative. The use of concentrators caused a reduction of around 10 % of the purchase cost of solar heating system

Análise energética de sistemas solares térmicos para diferentes demandas de água em uma residência unifamiliar

Vários países têm utilizado a energia solar com a finalidade de reduzir a dependência de combustíveis fósseis e as emissões de gases de efeito estufa. Os edifícios comerciais, públicos e residenciais são responsáveis por 47,6% do consumo de energia elétrica no Brasil. O chuveiro elétrico é o equipamento com maior participação de consumo em residências brasileiras, seguido da geladeira e do ar-condicionado. Objetivou-se com este trabalho analisar a eficiência energética de um sistema solar térmico com apoio elétrico para atender diferentes demandas de água quente em uma residência unifamiliar, comparativamente ao uso de chuveiro elétrico. No dimensionamento do sistema solar foram considerados parâmetros do Programa Brasileiro de Etiquetagem de edifícios e da norma técnica NBR 15569/2008. O aquecedor solar foi simulado pelo programa EnergyPlus nas condições climáticas de Viçosa, Minas Gerais. Entre outras variáveis, foram avaliadas a fração solar do sistema, a energia transferida ao coletor solar, a energia armazenada no reservatório térmico e o consumo de energia elétrica pelas duas opções de aquecimento. Foi verificado que a substituição do chuveiro elétrico pelo aquecedor solar com backup elétrico provocou uma redução média de 70% no consumo de energia elétrica destinado a aquecimento de água e 36% no consumo total de energia elétrica da residência

PANORAMA, DESAFIOS E OPORTUNIDADES DO ICMS ECOLÓGICO NO BRASIL

Políticas públicas têm sido usadas em todo o mundo para promover o uso racional dos recursos naturais, incluindo instrumentos para compensação financeira. No Brasil, tem se destacado a lei do ICMS Ecológico, segundo a qual os estados repassam recursos para municípios que promovem ações socioambientais. Objetivou-se com este trabalho analisar o nível de implementação do ICMS Ecológico no Brasil e discutir seus desafios e oportunidades. Foi verificado que critérios socioambientais têm participação média nacional de 12% no repasse total de ICMS dos estados para os municípios, de um máximo permitido de 25%, conforme previsto na Constituição Federal. Portanto, existe muita abertura para expandir o uso de critérios ecológicos já existentes em diferentes estados brasileiros, bem como para a criação de novos. Os estados podem formular seus próprios critérios, tendo em vista as suas peculiaridades e suas metas em questões ambientais

Proposition of incentive criteria for renewable energy and energy efficiency for the Ecological ICMS laws in Brazil

The objective of this study was to formulate a criterion to encourage renewable energy and energy efficiency to compose the Ecological ICMS laws in Brazil. The proposition was carried out observing the energy potential existing in the country and the methods of calculating the distribution of resources used in the current Ecological ICMS laws. An energy criteria composed of ten sub-criteria was formulated: small hydroelectric plants; photovoltaic solar energy; wind energy; biomass thermoelectric plants; ethanol fuel; solar thermal energy; qualified cogeneration; energy efficiency certification of buildings; building codes with energy efficiency guidelines; and municipal energy conservation policy. Among the potential economic and socio-environmental impacts of this initiative, it can be mentioned: increased independence and diversification of the national energy matrix; creation of jobs and income from the distributed generation segment; and reduction of greenhouse gas emissions from the Brazilian energy sector.O objetivo deste trabalho foi formular um critério de incentivo à energia renovável e eficiência energética para compor as leis de ICMS Ecológico no Brasil. A proposição foi realizada observando-se os potenciais energéticos existentes no país e os métodos de cálculo de distribuição de recursos empregados nas leis de ICMS Ecológico vigentes. Foi formulado um critério energético composto por dez subcritérios: pequenas centrais hidrelétricas; energia solar fotovoltaica; energia eólica; termelétricas à biomassa; etanol combustível; energia solar térmica; cogeração qualificada; certificação de eficiência energética de edifícios; código de obras com diretrizes de eficiência energética; e política municipal de conservação de energia. Entre os potenciais impactos econômicos e socioambientais desta iniciativa pode-se citar: aumento da independência e diversificação da matriz energética nacional; criação de emprego e renda advindos do segmento de geração distribuída; e redução das emissões de gases causadores do efeito estufa provenientes do setor energético brasileiro

Avaliação técnica-econômica do uso da energia solar fotovoltaica em um condomínio residencial no município de Vitória - Espírito Santo: Technical-economic evaluation of the use of photovoltaic solar energy in a residential condominium in the city of Vitoria - Espirito Santo

A prerrogativa econômica aliada ao apelo socioambiental tem difundido o conceito de edificações inteligentes, que visa o emprego de alternativas que beneficiam as finanças dos moradores e o meio ambiente. Objetivou-se com este estudo avaliar a viabilidade técnica-econômica do uso de um sistema solar fotovoltaico em um condomínio residencial no município de Vitória, no estado do Espírito Santo. O sistema fotovoltaico foi dimensionado com o software PVSyst e analisado por meio dos indicadores valor presente líquido (VPL), taxa interna de retorno (TIR) e payback simples, para os cenários de compra à vista e por financiamento bancário do sistema fotovoltaico. Encontrou-se VPL de R$238.094,55, TIR de 21,16$ 165.508,94, TIR de 12,43% ao ano e payback de 4,4 anos para aquisição por financiamento bancário. Para os dois cenários analisados, a instalação do sistema fotovoltaico se apresentou economicamente viável. Assim, projetos de energia solar tem o potencial de diminuir os custos dos consumidores por meio de uma alternativa de baixo impacto ambiental, contribuindo para o desenvolvimento de cidades mais sustentáveis e ecoeficientes

Incentivo ao uso de energia renovável e eficiência energética como critério da lei ICMS Ecológico

Han sido empleadas políticas públicas en todo el mundo para promover el uso racional de los recursos naturales. En Brasil, se ha destacado el ICMS Ecológico, por lo cual los estados destinan recursos a los municipios que promueven acciones de conservación del medio ambiente y de mejorías de la cualidad de la vida humana. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis fue proponer y evaluar un criterio de incentivo a las fuentes renovables de energía y eficiencia energética para repaso de recursos por la ley de ICMS Ecológico de Brasil. Como resultado, fue elaborado un criterio intitulado “Energía renovable y eficiencia energética”, compuesto por diez subcriterios: Pequeñas centrales hidroeléctricas; Energía solar fotovoltaica; Energía eólica; Usinas termoeléctricas a biomasa; Etanol combustible; Energía solar térmica; Cogeneración; Código de obras municipal con directrices de eficiencia energética; Certificación de eficiencia energética de edificios; y Política municipal de conservación de energía.Departamento de Ingeniería Agrícola y Foresta

Incentive to the use of renewable energy and energy efficiency as criterion of ICMS Ecological law

Políticas públicas têm sido empregadas em todo mundo para promover o uso racional dos recursos naturais, incluindo instrumentos legais de compensação financeira. No Brasil, tem se destacado o ICMS Ecológico, pelo qual os estados destinam recursos à municípios que promovem ações de conservação do meio ambiente e de melhoria da qualidade de vida humana. Vários critérios têm sido considerados para fins de distribuição de ICMS Ecológico nos diferentes estados brasileiros, porém apenas um versa sobre energia, referente à compensação financeira de municípios que possuem áreas inundadas por reservatórios de usinas hidrelétricas. Neste contexto, o objetivo principal desta tese foi propor e avaliar um critério de incentivo às fontes renováveis de energia e eficiência energética para repasse de recursos pela lei de ICMS Ecológico no Brasil. Como resultado, foi elaborado um critério intitulado “Energia renovável e eficiência energética”, composto por dez subcritérios: i) Pequenas centrais hidrelétricas; ii) Energia solar fotovoltaica; iii) Energia eólica; iv) Usinas termelétricas a biomassa; v) Etanol combustível; vi) Energia solar térmica; vii) Cogeração; viii) Código de obras municipal com diretrizes de eficiência energética; iv) Certificação de eficiência energética de edifícios; e x) Política municipal de conservação de energia. Para cada dos subcritérios, foram formulados métodos de cálculo para repasse de ICMS Ecológico e recomendadas fontes de dados estaduais e/ou federais que poderiam ser usadas para este fim. Para avaliar a aplicabilidade deste novo critério, simulou-se sua inclusão no rateio de ICMS nos estados de Minas Gerais e Espírito Santo, considerando cinco dos dez subcritérios inicialmente propostos e que este critério tivesse participação de 1% do ICMS total destinado aos municípios. Foi proposto que a fonte destes recursos viria da diminuição dos critérios: “População dos 50 municípios mais populosos” e “Municípios que possuem gestão avançada da saúde”, para os estados de Minas Gerais e Espírito Santo, respectivamente. Foi verificado que seria possível repassar um montante de R$76.415.256,84 e R$ 22.263.027,50 pelo critério proposto, respectivamente, para os municípios de Minas Gerais e Espírito Santo, com base nos últimos balanços financeiros divulgados por esses estados. Diversos benefícios poderiam ser gerados pela inclusão do critério “Energia renovável e eficiência energética” nas leis de ICMS Ecológico no Brasil, incluindo o aumento de independência energética regional, a redução de emissões de gases de efeito estufa e a geração de emprego e renda. Além disso, nesta tese é apresentado um estudo comparativo dos programas de certificação de eficiência energética de edifícios em vigor no Brasil e na Espanha e uma análise energética do sistema solar fotovoltaico instalado em um edifício energia positiva, localizado no campus da Universidad de Valladolid, Valladolid, Espanha (Edifício Lucia). A certificação de eficiência energética de edifícios se encontra em um estágio mais consolidado na Espanha, comparado ao Brasil, quanto à metodologia utilizada e difusão no setor da construção civil. Entre os parâmetros presentes no programa espanhol que poderiam ser adotadas no programa brasileiro, estão: emprego de programas computacionais obrigatórios para avaliação de eficiência energética, quantificação das emissões equivalentes de dióxido de carbono e recomendações de melhoria de desempenho energético para os edifícios certificados. O sistema de geração de energia elétrica solar fotovoltaica avaliado é composto por quatro subsistemas independentes, sendo um instalado na fachada sudeste, com 10 kW p, e três na cobertura do edifício Lucia, totalizando 5 kW p. Por meio de simulação computacional, foi encontrado que o sistema poderia gerar um total de 16.612 kWh/ano de energia elétrica, sendo 10.832 kWh/ano do subsistema presente na fachada e 5.780 kWh/ano dos três subsistemas presentes na cobertura do edifício. Avaliou-se que este total de geração do sistema solar fotovoltaico representa aproximadamente 8% da demanda anual de energia elétrica do edifício.Public policies have been used throughout the world to promote the rational use of natural resources, including legal instruments for financial compensation. In Brazil, the Ecological ICMS has been highlighted, by which the states send resources to municipalities that promote actions for the conservation of the environment and improvement of the human life quality. Several criteria have been considered for the purposes of distribution of ecological ICMS in different Brazilian states, but only one of them deals with energy, concerning the financial compensation of municipalities that have flooded areas by the hydroelectric plants reservoirs. In this context, the main objective of this thesis was to propose and assess a criterion for the incentive to renewable energy sources and energy efficiency for resources pass-through by the Ecological ICMS law in Brazil. As a result, it was developed a criterion entitled 'Renewable Energy and energy efficiency", composed by ten sub- criteria: (i) Small hydroelectric plants; (ii) Solar photovoltaic energy; iii) Wind energy; iv) Biomass thermoelectric plants; v) Ethanol fuel; (vi) Solar thermal energy; vii) Cogeneration; viii) Municipal works code with energy efficiency guidelines; iv) Certification of buildings energy efficiency; and x) Municipal policy for energy conservation. For each of the sub-criteria, calculation methods were formulated for pass-through of ecological ICMS and recommended data sources and/or federal state that could be used for this purpose. To assess the applicability of this new criterion, it was simulated its inclusion in the apportionment of ICMS in Minas Gerais and Espírito Santo states, considering five of the ten sub criteria originally proposed and that this criterion had the participation of 1% of the total ICMS intended to municipalities. It has been proposed that the source of these resources would originate from the criteria decrease: "Population of the 50 most populated cities" and "Municipalities that have advanced health management ", for Minas Gerais and Espírito Santo states, respectively. It was verified that it would be possible to pass an amount of R$76,415,256.84 and R$ 22,263,027.50 by the criterion proposed, respectively, for the municipalities of Minas Gerais and Espirito Santo, based in recent financial statements disseminated by those States. Various benefits could be generated by the inclusion of the criterion 'Renewable Energy and energy efficiency" in Ecological ICMS laws in Brazil, including the increase of the regional energy independence, the greenhouse gas emissions reduction and the employment and income generation. In addition, in this thesis it is presented a comparative study of the certification programs for buildings energy efficiency in force in Brazil and Spain and an energy analysis of solar photovoltaic system installed in a positive energy building, located on the campus of the University of Valladolid, Valladolid, Spain (Lucia Building). The energy efficiency certification of buildings is in a more consolidated stage in Spain, compared to Brazil, regarding the methodology used and the diffusion in the civil construction sector. Among the parameters present in the Spanish program that might be adopted in the Brazilian program, are: employment of mandatory computational programs for assessment of energy efficiency, quantification of equivalent carbon dioxide emissions and recommendations for improvement of the energy performance for the certified buildings. The solar photovoltaic energy generation system is composed of four independent subsystems, one being installed in the southeast façade, with 10 kW p, and three in the coverage of the building Lucia, totaling 5 kW p. Through computer simulation, it was found that the system could generate a total of 16,612 kWh/year of electrical power, being 10,832 kWh/year from the subsystem present on the façade and 5,780 kWh/year from the three subsystems present on the roof of the building. It was evaluated that this total of generation of solar photovoltaic system represents approximately 8% of the annual power demand of the building.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Technical, economical and environmental analysis of the Brazilian certification by the use of solar water heaters in residential buildings

As edificações são responsáveis por parte significativa do consumo de energia e das emissões de gases de efeito estufa em todo mundo. Em países desenvolvidos, os edifícios residenciais e comerciais demandam de 20 a 40% da energia total utilizada. No Brasil, os edifícios residenciais são responsáveis por cerca de 24% do consumo de energia elétrica. Além disso, este eletrodoméstico possui grande participação na demanda de energia elétrica do setor residencial, com implicações diretas na gestão de cargas do sistema elétrico nacional. A redução da dependência energética em edificações pode ser obtida por meio da promulgação de leis, normas e programas de certificação que incentivem o uso de medidas de eficiência energética e de energias renováveis. Medidas de eficiência energéticas usuais são o planejamento do uso de cores na construção de edificações e o aproveitamento da iluminação natural. Dentre as fontes de energia limpa que podem ser utilizadas em edifícios, destacam-se a solar térmica para aquecimento de água ou ambiente e a fotovoltaica para geração de energia elétrica. É importante avaliar tecnologias utilizadas para fontes renováveis de energia, não somente em relação à viabilidade técnico-econômica isoladamente, mas também de forma integrada às politicas públicas. O Brasil lançou, em 2009, a certificação de eficiência energética de edifícios, como parte do Programa Brasileiro de Etiquetagem. Sob a luz destes fatos, o objetivo principal nesta pesquisa foi analisar, do ponto de vista técnico, econômico e ambiental, a classificação do sistema de aquecimento solar de água pela certificação de eficiência energética de edifícios. Para isto foram dimensionados e simulados sistemas solares para atender diferentes condições de conforto de banho e níveis de eficiência energética de edifícios para uma residência típica brasileira. Foi verificado que a substituição do chuveiro elétrico pelo aquecedor solar com backup elétrico provocou uma redução média de 71% no consumo de energia elétrica destinado a aquecimento de água da residência e 36% no consumo total da residência. Os aquecedores solares analisados apresentaram taxa interna de retorno, tempo de retorno de capital, valor presente líquido e custo da energia conservada com valores médios de 26% a.a.; 4,5 anos; R$5.047,00 e R$ 0,28/kWh, respectivamente, comparativamente ao uso de chuveiro elétrico. Foi estimado que para a residência típica brasileira a substituição do sistema de aquecimento de água elétrico e a gás por solar evita a emissão de, aproximadamente, 95 e 256 kgCO2 equivalente por ano, respectivamente. Projeções sobre os potenciais de economia de energia e de redução de emissões de gases de efeito estufa pela aplicação de programas de etiquetagem de edificações são otimistas. Todavia é de extrema importância o esforço conjunto do governo, de profissionais da área de construção civil e da sociedade para que os objetivos sejam alcançados. Assim, os benefícios se refletirão no meio ambiente, com menores impactos negativos; nos usuários das edificações, que terão menor consumo de energia; e no governo, com redução de custos em investimentos no setor energético devido à diminuição da demanda de energia.The buildings are responsible for a significant part of the energy consumption and emissions of greenhouse gases in the world. In developed countries, residential and commercial buildings require between 20 and 40% of the total energy used. In Brazil, dwellings accounts for around 24% of the country electrical energy consumption. The electric shower is the appliance with the greater consumption share in Brazilian residential buildings, followed by the refrigerator and the air conditioning system. Moreover, this appliance has a large participation in electric power demand in the residential sector, with direct implications for management of loads the national electric system. The reduction of energy dependence in buildings can be achieved by laws, standards and labeling programs that promote the application of energy efficiency measures and renewable energy sources. Usual energy efficiency measures are the building colors planning and the natural lighting use. Among the sources of clean energy that can be used in buildings, it can be highlighted the solar thermal for water or environment heating, and photovoltaic for generating electricity. It is important to evaluate technologies in renewable energy, not only in relation to technical and economic feasibility alone, but also in an integrated public policy. Brazil launched in 2009 the energy efficiency labeling program for buildings, included on the Brazilian Labeling Program. In this way, this research aimed to analyze from the technical, economic, and environmental perspective the water heating system classification by the Brazilian energy efficiency building labeling program. For that, solar systems were sized and simulated for different bath comfort conditions and energy efficiency levels for a typical Brazilian dwelling. It was found that the replacement of electric shower by solar heater with electric backup caused an average reduction of 71% in electricity consumption for the heating water of the dwelling and 36% in the total electricity consumption of the dwelling. The solar heating systems studied showed an internal return rate, payback period, net present value and cost of conserved energy values about 26% per year; 4.5 years; R$5,047.00 and R$ 0.28/kWh, respectively, as compared to a decentralized electrical shower in use. It was estimated for a typical Brazilian residence, that the replacement of the electrical and gas water heating system by a solar one avoids the emission of, approximately, 95 and 256 kgCO2 equivalent per year, respectively. Forecasts about the potentials of both the energy savings and the emission of greenhouse gases reduction by the application of building labeling programs are optimistic. However, it is very important a joint effort from government, the professionals in the civil construction field, and the society, in order to achieve the objectives. Therefore, the benefits will be reflected on the environment, with less negative impacts; on the building users, who will lower energy consumption; and on the government, who may have lower investments with the power sector due to a decrease in the energy demand