Células solares fabricadas em impressora 3D

Este tipo de célula solar, que faz uso de uma impressora impressora 3D para ser produzida, poderá em breve ser impressa em papeis, tecidos, cortinas, forros, toldos de piscinas e de estacionamentos, visando geração de eletricidade local a um custo extremamente baixo, se comparado com células solares convencionais.
No futuro, poderá ser até encomendada através da Internet, para ser impressa nas residências, em uma impressora 3D.

solar 3d printing      Solar 3d printing 2

Desenvolvida através de pesquisas recentes em três universidades, MIT, New South Wales e a Oregon State University, a célula solar impressa consiste de uma mistura de sais acrescidos de um polímero denominado P3HT (poly-3-hexyl thiophene-2,5-diyl).
Trata-se de uma célula fotovoltaica orgânica em vez das células solares comuns, cuja evolução futura no mercado é difícil de se prever, devendo ter um um baixo custo de produção.
Este produto inovador, cuja posição inicial no Espectro de Evolução Técnica corresponde ao Estado 1 – Líquido, está mostrado abaixo.

Espectro Propriedade 19
Para uma compreensão melhor da evolução deste e de outros produtos industriais com vistas à inovação, sugerimos uma vista a nosso curso sobre TRIZ e VAriação DIreta, na Innotools.

Smart Home da Honda nos EUA voltada para Emissão Zero de Carbono e Mobilidade Sustentável

Abaixo traduzimos uma notícia da Honda publicada recentemente na Internet e nos jornais, relativa a seu projeto de uma unidade experimental de sua Home Energy Management System experimental em cooperação com a Universidade da Califórnia, nos EEUU.

  • Um super-eficiente “laboratório vivo” da Honda procura abordar duas principais fontes de emissões de CO2 dos EUA: carros e casas.
  • projeto visa alcançar mais de 11 toneladas de redução de CO2 por ano, em comparação com uma casa e veículos convencionais.
  • Sistema de Gestão de Energia Doméstica da Honda (HEMS) maximiza a eficiência energética da casa mediante interligação com a concessionária de energia elétrica para melhorar a estabilidade da rede.
  • Projeto, já em seu início, supera meta da Califórnia para o ano 2020, chegando a uma taxa zero de consumo de energia líquida através da construção de uma casa planejada para esta finalidade.
  • Um membro da comunidade da Universidade da Califórnia, em Davis, vai viver experimentalmente nesta casa, utilizando um carro Honda Fit EV (FIT Electrical Vehycle).
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A casa experimental da Honda na Califórnia, voltada para sustentabilidade e emissão zero de poluentes.

DAVIS, Califórnia, EUA, 25 de março de 2014 – A Honda marcou para hoje a abertura da Honda Smart Home dos EUA, apresentando tecnologias que permitem zerar o consumo de energia doméstica e as necessidades de transporte simultaneamente. A casa, localizada no campus West Village, da Universidade da Califórnia, Davis, é capaz de produzir mais energia no local a partir de fontes renováveis ​​do que consome anualmente a partir da rede elétrica, incluindo a energia suficiente para abastecer um Honda Fit EV para deslocamentos diários. Um sistema desenvolvido pela Honda para a gestão do consumo de energia doméstica e um design eficiente de uma casa sustentável em termos de economia e geração de energia vai permitir a seu ocupante usar menos do que a metade da energia de uma casa nova de tamanho similar na área de Davis para aquecimento, arrefecimento e iluminação. A casa é também três vezes mais eficiente em termos de consumo de água do que uma casa típica dos EUA.

Honda Home Energy Management System (HEMS): alimentação do Fit EV

O Sistema de Gerenciamento de Energia da Honda é muito abrangente, incluindo também, além da economia de energia, a economia de água.

A construção da casa se iniciou em abril de 2013 , e ela servirá como uma residência para um membro da comunidade da Universidade da Califórnia em Davis, cuja seleção em breve será anunciada. A casa totalmente mobiliada vem equipada com um veículo eléctrico Honda Fit EV para o transporte diário do residente. Além de mostrar a visão da Honda para o desenvolvimento sustentável, envolvendo a vida de moradores segundo objetivos de geração de carbono zero e mobilidade pessoal integral sem poluir o meio ambiente, a casa vai funcionar como um laboratório vivo onde a empresa, juntamente com pesquisadores da UC Davis e da fornecedora de energia local, a Pacific Gas and Electric (PG & E), irão avaliar novas tecnologias e oportunidades de negócios oportunidades na intersecção de habitação, transporte, energia e meio ambiente. Os esforços ambientais da Honda vão além mobilidade pessoal para lidar com duas das principais fontes de emissões de CO2: carros e casas . As análises e estudos sobre a energia usada para o consumo regular de residências e o transporte em veículos comerciais ligeiros realizados nos EEUU, contribuem para cerca de 44 % das emissões de gases de efeito estufa. As tecnologias que permitem a geração de energia renovável distribuída para fornecer energia para casas e carros sem problemas é um dos principais caminhos possíveis para enfrentar as mudanças climáticas. UC Davis West Village, onde o Honda Smart Homes está localizada, é o maior polo de desenvolvimento de gestão de energia em habitação e mobilidade sustentável planejadas nos EUA. Inaugurado em 2011, West Village é o lar de centros de pesquisa reconhecidos internacionalmente tendo como a Universidade da Califórnia, tendo como foco a eficiência energética, sustentabilidade e transporte.

Sistema HEMS, Home Energy Management System da Honda

A Honda Smart Home dos EUA está implementando um sistema de gestão de energia como um sistema de hardware e software proprietário, que monitora, controla e otimiza a geração e consumo de energia elétrica em todo “microgrid” da casa. Um sistema de armazenamento de energia de bateria de 10 kWh instalado na garagem, usando as mesmas células de íons de lítio que são usadas no Honda Fit EV, permite que a energia solar armazenada possa ser usada à noite, quando a demanda doméstica normalmente alcança picos elevados e veículos elétricos são normalmente carregados. O HEMS da Honda gerencia o carregamento da bateria em um ponto de equilíbrio, com gerenciamento e interrupção de carga a fim de minimizar o impacto da casa à rede elétrica. O sistema também permitirá a Honda para avaliar a segunda vida, ou reutilização, das baterias de íon-lítio em aplicações de rede, conexão da casa à rede de energia (Home to Grid), conectividade e outros conceitos. O HEMS da Honda também é capaz de melhorar a confiabilidade da rede, respondendo automaticamente sempre que a mesma estiver a exigir sinais de resposta e fornecendo outros serviços à rede. Se a rede elétrica estiver sobrecarregada, por exemplo, a Honda Smart Home será capaz de direcionar sua carga para ela, em repasse de energia. Este tipo de conectividade de rede inteligente permitirá a implantação em massa de veículos elétricos e de energias renováveis ​​sem sacrificar a confiabilidade da rede de fornecimento de energia elétrica.

Recursos Sustentáveis

A Honda Smart Home EUA reúne tecnologias inovadoras e os mais recentes conceitos de construção verde:

1. Energia solar fotovoltaica (PV)

Um sistema (PV) 9.5kW solar fotovoltaico montado no telhado vai gerar mais energia do que a casa e superior ao que o veículo Honda Fit EV consumir em uma base anual, devido em grande parte ao design eficiente da casa. Toda a energia para aquecimento, resfriamento do ambiente, ventilação, iluminação, água quente, aparelhos e cargas de consumo, além da energia de transporte para o Honda Fit EV, é fornecida pelos painéis solares instalados na casa.

2. DC-para-DC para Carga do Veículo (Electric Vehicle Charging)

O Honda Fit EV incluído com a casa foi modificado para aceitar alimentação de corrente contínua DC diretamente dos painéis solares da casa ou da bateria estacionária, eliminando -se a metade das perdas de energia que normalmente sob a forma de calor que ocorre durante a conversão de energia de DC-para-AC e de AC-para-DC. Quando os painéis solares estiverem gerando energia elétrica em plena capacidade, o veículo poderá recarregar completamente em aproximadamente duas horas, utilizando a conversão proveniente diretamente da luz solar.

3. Aquecimento Geotérmico Radiante & Resfriamento

Em casas e carros, sistemas de aquecimento e de ar condicionado consomem quantidades significativas de energia. No solo do quintal da Honda Smart Home, foram construídos poços profundos de 20 pés para permitir a uma bomba de calor geotérmica aproveitar, por meio de um dissipador térmico relativamente estável da terra, para aquecer e arrefecer andares da casa e do teto ao longo do ano. Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Davis irão avaliar o desempenho do sistema para determinar a sua capacidade de adaptação ao uso corrente dentro das necessidades dos ambientes internos da residência.

4. Tipo especial de ladrilhos de porcelana e de concreto pós-tensionado

A fabricação de concreto é responsável por aproximadamente 5% do aquecimento global provocado pelo homem por meio da emissão de CO2. Esta grande produção de CO2 é um resultado da fabricação de cimento – “a cola” do concreto – por meio do aquecimento de calcário a temperaturas superiores a mais de mil graus Celsius. Este aquecimento exige a queima de combustíveis fósseis, enquanto que a própria reação química também liberta CO2 Uma substância de ocorrência natural chamada pozolana (constituída por uma mistura mais ou menos homogénea de materiais argilosos, sílica e areias), foi infundida em concreto do Honda Smart Home para substituir metade do cimento normalmente necessário. Uma técnica chamada pós-tensão, que utiliza cabos de aço para comprimir a placa de concreto, também foi utilizada para reduzir a quantidade de concreto e de aço necessário.

5. Iluminação avançada

A iluminação LED utilizada em toda a casa não é apenas cinco vezes mais eficiente do que a iluminação convencional em termos de eficiência energética; ela também é projetada para suportar a saúde e o bem-estar dos ocupantes da casa. A Honda trabalhou com pesquisadores do Centro de Tecnologia de Iluminação da Universidade da Califórnia em Davis para explorar nova lógica de controle do sistema segundo os ritmos circadianos da noite e do dia. Imitando as mudanças naturais que ocorrem à luz do dia de manhã à noite, o projeto de iluminação circadiano amigável permite aos ocupantes da casa selecionarem cenários de iluminação que complementam os ritmos circadianos dos ocupantes em apoio à sua a visão noturna. As luzes de cor âmbar para corredores à noite, por exemplo, fornecer iluminação suficiente para andar pela casa na escuridão, sem afetar a foto-pigmentação do olho humano (rodopsina), que ajuda os seres humanos a enxergarem em condições de pouca luz. Isso permite que os ocupantes se movimentem com segurança e voltem a dormir rapidamente e facilmente. A exposição à luz azul clara durante o dia ajuda o corpo e a mente em colocar as pessoas em um estado de alerta energético, mas à noite, a luz azul pode interromper ciclos de sono circadianos. Por isto, a Honda Smart Home minimiza o uso de luz azul durante a noite.

6. Projeto passivo

O Honda Smart Home é projetado para ser extremamente eficiente em termos de energia, tendo em conta as condições climáticas locais, direção de sol e escudo exterior da casa. Conhecido como “design passivo”, estas técnicas reduzem a energia necessária para o aquecimento e arrefecimento, mantendo confortáveis as condições de vida na residência​​.

7. Janelas voltadas para o sul e o norte e paredes duplas

As janelas voltadas para o sul da Honda Smart Home estão optimizadas para aquecimento e refrigeração, enquanto as janelas voltadas para o norte são posicionadas para maximizar a luz natural e ventilação. Isto irá manter a casa naturalmente fresca no verão e quente no inverno. Paredes duplas parafusadas e ajustadas para conter entre elas uma laje de concreto totalmente isolada, tudo contribui para a eficiência energética da casa.

8. Materiais Sustentáveis

Materiais Sustentáveis ​​e Gestão de Resíduos Materiais sustentáveis ​​foram utilizados em todo o processo de construção. Toda a madeira utilizada no processo de construção é proveniente de florestas certificadas pelo Forest Stewardship Council (FSC ), enquanto foram utilizadas técnicas de enquadramento avançadas para reduzir a quantidade de material necessário. A Honda Smart Home buscará obter uma série de certificações “verdes”, incluindo LEED do Green Building Council dos EUA, da National Association of Home Builders, da National Green Building Standard e a Energy Star da EPA dos EUA. Finalmente, 96 % dos resíduos de construção associados ao projeto, incluindo tijolo, plástico e madeira, tudo foi reciclado.

9. Superação de Metas

Superando as metas de 2020 de Energia Zero da Rede Elétrica, um objetivo do Estado da Califórnia A Honda Smart Home dos EUA foi projetada para atender aos desafios específicos associados com os setores de transporte e energia nos Estados Unidos. Obedecendo as diretrizes do Plano Estratégico de Eficiência Energética da Califórnia, por exemplo, define uma meta para todas as novas casas a serem construídas e que terão como objetivo atingir o padrão zero de energia líquida no início 2020. Através de uma combinação de integração de tecnologia avançada, medidas de eficiência energética e de técnicas de design sustentável, a Honda Smart Home ultrapassa esse objetivo através da produção energia suficiente para abastecer a casa e um veículo elétrico em uma base diária.

10. Compartilhamento de dados e detalhes técnicos

Centenas de canais de dados de energia gerados por sensores em toda a casa serão compartilhados com PG & E e pesquisadores da Universidade da Califórnia em Davis. Além disso, a Secretaria do Meio Ambiente de Desenvolvimento de Negócios da Honda em conjunto com a Honda R & D, vai usar a casa como um laboratório vivo para testar novas tecnologias e avaliar novas oportunidades de negócios na área ambiental. Atualizações regulares sobre a casa podem ser encontrada em http://www.hondasmarthome.com. Pode-se contribuir para análises e discussões no Facebook e no Twitter usando a hashtag #HondaSmartHome.

11. Os números

As emissões e o consumo de água A Honda Smart Home deve gerar um excedente de 2,6 megawatts-hora de eletricidade ao longo de um ano, enquanto que uma casa comparável irá consumir cerca de 13,3 megawatt-hora. Isso resulta em um deslocamento bruto de cerca de £ 13.100 de CO2 por ano, mesmo tendo em conta e eletricidade relativamente limpa da Califórnia. O excesso de energia antecipa e prevê os aumentos potenciais futuros das necessidades de energia, tais como a adição de mais ocupantes ou veículos elétricos para a casa, e um aumento do deslocamento diário. A economia é ainda mais dramática quando se considera que a Honda Smart Home produz seu próprio combustível para transporte. A redução de CO2 pode chegar a mais de 23.500 libras por ano, contra uma casa e vehiclos comparáveis. A Honda Smart Home é três vezes mais eficiente do que um agregado familiar típico EUA em termos de consumo de água. Em uma casa típica, as instalações sanitárias e de banho podem por si só usar 27 por cento do consumo de água para uso doméstico. Banheiros tipo dual-flush com certificação WaterSense, juntamente com torneiras de baixo fluxo nas pias e chuveiros e máquina de lavar roupas e de lavar louças de alta eficiência podem contribuir para a economia de água . Uma técnica chamada xeriscaping foi usada no jardim, onde 30% da água de uma casa típica é consumida. Plantas que se desenvolvem naturalmente em climas áridos foram selecionadas, enquanto que a água gasta no jardim e proveniente das instalações é filtrada e reciclada, além da água de chuva.

12. Cotações Executivas

“Com a Honda Smart Home, desenvolvemos tecnologias e soluções de design para abordar duas principais fontes de emissões de gases de efeito estufa – casas e carros”, disse Steve Center vice-presidente do escritório da American Honda Motor Co., Inc de Desenvolvimento de Negócios Ambientais. “Em última análise, o nosso objetivo é contribuir para o diálogo público sobre endereçamento emissões de CO2.” “Em West Village , a Universidade da California assumiu o compromisso de construir uma habitação voltada para o consumo zero de energia líquida e deu ao nosso centro de pesquisa o objetivo de criar o primeiro centro universitário para se concentrar em pesquisas de energia e transporte”, disse Dan Sperling , Ph.D., diretor do Instituto de Estudos de Transporte da Universidade da Califórnia, em Davis. “A Honda Smart Home é um ambiente dinâmico, que vai ajudar a universidade a cumprir seus objetivos de pesquisa e é um exemplo perfeito das parcerias do setor que nos esforçamos para construir.”

13. Sobre sustentabilidade na UC Davis

A UC Davis serviu durante muito tempo como um campo de provas para inovações em sustentabilidade ambiental. A publicação Sierra Magazine nomeou UC Davis escola #1 em Sustentabilidade do país em seu ranking de 2012 da faculdades mais verdes dos EEUU. Em 2011, a UC Davis West Village abriu suas portas e está a caminho de se tornar a maior comunidade de energia zero líquida da nação. Quatro complexos da UC Davis de edifícios são certificados LEED Platinum, a mais alta classificação concedida pelo Green Building Council dos EUA. Reciclagem agressiva, compostagem e reutilização de esforços evitam que mais de 63 por cento dos resíduos campus entrem em aterros anualmente. Através de seu Plano de Ação Climática, o campus tem reduzido as emissões de gases de efeito estufa abaixo dos níveis de do 2000 e espera chegar aos níveis do ano de 1990 até 2020. O campus também possui mais de 42 quilômetros de ciclovias e mais de 20.000 bicicletários, ganhando um prémio de ouro da Liga de Ciclistas americanos.

14. Sobre Honda na Liderança Ambiental

A Honda é uma empresa líder no desenvolvimento de tecnologias de ponta para melhorar a eficiência de combustível e reduzir as emissões de CO2, tendo levado à União de Cientistas Preocupados (UCS) seus rankings de desempenho geral de seus veículos na área ambiental desde 2000, e um veículo Honda está no topo da lista dos veículos mais verdes da América do Norte (Conselho Americano para uma Economia de Energia Eficiente – ACEEE) em onze dos últimos 13 anos. A empresa lidera todas as montadoras com treze certificação LEED “Green Buildings” na América do Norte. Dez de suas 14 instalações de fabricação na América do Norte estão sem resíduos para aterro. Em 2006, a Honda tornou-se a primeira montadora a anunciar metas voluntárias de redução de emissões de CO2 para a sua frota mundial de automóveis, de veículos esportivos e de produtos de equipamentos de energia em sua rede global de fábricas. Hoje, a empresa está se esforçando para reduções ainda maiores nas emissões de CO2 que contribuem para a mudança climática global, ao mesmo tempo, trabalhando para minimizar o desperdício, racionalização do uso da água e do impacto ambiental total de suas operações em todo o mundo. A Honda estabeleceu operações na América em 1959 , e agora emprega mais de 26.000 associados em suas vendas nos Estados Unidos, R & D e nas operações de fabricação, com um investimento de mais de 12.500 milhões dólar capital. Mais de 95 % dos veículos da Honda vendidos em os EUA são produzidos na América do Norte, usando globalmente e localmente peças de origem.

15. Referências:

I – Internal calculation based on data from US EPA: http://www.epa.gov/climatechange/ghgemissions/usinventoryreport.html

II – http://blogs.ei.columbia.edu/2012/05/09/emissions-from-the-cement-industry/

III – www.cpuc.ca.gov/PUC/energy/Energy+Efficiency/eesp/res_zne_action+plan.htm

IV – http://www.epa.gov/cleanenergy/documents/egridzips/eGRID_9th_edition_V1-0_year_2010_Summary_Tables.pdf

V – A circulação anual do veículo tomado como exemplo é de 12.000 milhas por ano. O veículo usado é um Honda Fit Sport 2013 elétrico com transmissão automática.

VI – http://www.epa.gov/WaterSense/pubs/indoor.html

Toyota testa sistema de carregamento de baterias do Prius através de conexão sem fio

A Toyota vai dar inicio neste mês de fevereiro aos testes de verificação de seu sistema de carregamento sem fio, desenvolvido recentemente. O sistema foi desenvolvido em colaboração com a empresa WiTricity, um spin-off do MIT com a qual a montadora tem cooperado durante vários anos.

Sistema de carga sem fios do Toyota Prius
O gestor oficial de inovações da empresa, Satoshi Ogiso anunciou que a próxima geração do Prius plug-in híbrido poderá incluir uma opção de carregamento sem fio.

O sistema de captura e tarifação de energia transmite eletricidade usando ressonância magnética resultante de alterações na intensidade do campo magnético entre uma bobina transmissora no chão e uma bobina de recepção do veículo. Ele opera em uma freqüência de 85 kHz, com tensão de entrada de 200 VAC e potência de 2 kW. O tempo de carga é estimado em cerca de 90 minutos.

O sistema pode reduzir perdas em eficiência de transmissão de energia que pode ser causada por desalinhamento ou diferenças na altura entre a transmissão e recepção das bobinas. Foi projetado para minimizar a interferência eletromagnética em equipamentos e dispositivos sensíveis nas proximidades, e a bobina transmissora instalada no chão é robustamente construída para suportar o peso um veículo sobre ela.

Para permitir ao motorista estacionar em uma posição de carga otimizada, a Toyota desenvolveu uma nova função de auxiliar de estacionamento que mostra a posição da bobina transmissora no espaço de estacionamento. A nova função é acoplada ao sistema de estacionamento inteligente auxiliar da Toyota.

O teste de verificação que durará um ano envolverá três PHEVs em uso nas casas no Japão e vai avaliar a satisfação do usuário, facilidade de uso, taxas de desalinhamento e comportamento de caregamento.

Revolução Energética – Conselho Europeu de Energias Renováveis – Greenpeace Brasil

Este link reporta-nos a um texto admirável sobre as previsões e sugestões referentes a um futuro energético sustentável para nosso planeta. Traduzido para o Português com a colaboração da USP.
Transcrevemos abaixo o prefácio do Prof. José Goldemberg para esta importante publicação, a qual recomendamos.

Tentar prever o futuro é uma tarefa que fascina os seres humanos desde a mais remota antiguidade e na qual a taxa de sucesso alcançado é extremamente baixa. Em base a experiências do passado, prever o futuro energético da humanidade em 2050 não parece ser uma tarefa muito gratificante. No entanto, no caso da energia é essencial tentar fazê-lo porque o atual sistema energético baseado principalmente no uso de combustíveis fósseis não é sustentável e já está dando origem a muitos problemas sérios:

• O aquecimento global com as consequentes mudanças climáticas, poluição do ar das grandes metrópoles, chuva ácida;

• Uma luta cada vez mais acirrada para garantir acesso ao petróleo e gás, que tem levado a instabilidade política e até guerras e, acima de tudo, a certeza de que os combustíveis fósseis estão em rota de exaustão e substitutos terão que ser encontrados para eles.

As projeções do IEA (“Institute of Energy Analysis” da OCDE) para 2050 são apenas uma extrapolação das tendências atuais e apontam para um mundo inaceitável em 2050.

Por essas razões é necessário construir cenários alternativos que sejam moderadamente realistas e que sejam acompanhados das propostas de políticas públicas que mudem a rota do atual sistema. A matriz mundial proposta pelo GREENPEACE garante o desenvolvimento das nações com uma redução das emissões globais em 50% até 2050.

Para o Brasil, o GREENPEACE em colaboração com o GEPEA da Escola Politécnica da USP construiu um desses cenários alternativos que é apresentado nesta publicação. O estudo é transparente, especificando as hipóteses feitas, e os resultados são comparados com os da EPE (Empresa de Planejamento Energético). A materialização das projeções deste estudo tanto em termos de auto suficiência energética, impactos ambientais reduzidos e até custos menores, vai depender de medidas corajosas do poder público.

Por essa razão, provocar este debate em termos quantitativos é muito importante para esclarecer os tomadores de decisões sobre os rumos a faze-lo.

Prof. José Goldemberg

Instituto de Eletrotécnica e Energia – USP

Para download, registre-se no Slideshare:

http://pt.slideshare.net/ProjetoBr/revoluo-energtica-perspectivas-para-uma-energia-global-sustentvel-1507722?from_search=10

Projeto de prédio autosustentável

Direitos: Terra Tecnologia, publicado por Solstício Energia, em http://www.solsticioenergia.com.br/imprensa/brasileiro-desenvolve-projeto-de-predio-autossustentavel/

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A implantação de um sistema desse tipo, segundo o pesquisador, custa entre R$ 15 mil e R$ 20 mil para uma residência com cerca de 70m² e quatro moradores (Foto: Miguel Villagran / Getty Images)

Apesar dos problemas ambientais estamparem as principais páginas dos jornais, ainda são raros os prédios sustentáveis no Brasil. Com a motivação de alterar esse quadro, o pesquisador da Unicamp Bruno Wilmer Fontes Lima desenvolveu uma metodologia que permite que construções produzam toda a energia necessária para se manter.

As principais fontes energéticas abordadas no estudo são os painéis fotovoltaicos. Diferentemente dos painéis solares, que apenas esquentam água, os dispositivos adotados transformam a energia do sol em eletricidade. O processo funciona por meio da captação de partículas de luz, os fótons, que entram em contato com um material semicondutor que, por sua vez, gera uma corrente elétrica.

O principal diferencial do projeto é que não há a utilização de bancos de baterias para armazenar o excesso de energia. Segundo Lima, esse tipo de maquinário é inviável, pois são caros e requerem manutenção. Em vez disso, a estrutura realizaria trocas com a rede elétrica, cedendo a energia excedente produzida durante o dia e utilizando-a durante a noite. Por repassar parte do recurso, o usuário receberia créditos que, posteriormente, seriam deduzidos da conta de luz, o que geraria um custo praticamente nulo.

De acordo com o pesquisador, esse processo de compensação é viável porque a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) publicou neste ano a resolução 482, que justamente aborda a realização desta prática. Segundo Lima, o preço para implantar esse tipo de tecnologia ainda é um alto, em torno de R$ 15 mil e R$ 20 mil para uma residência com cerca de 70m² e quatro moradores. Ele ressalta que o investimento leva de dez a 15 anos para ser recompensado financeiramente. Entretanto, o equipamento tem vida útil de 25 anos, o que significaria ao menos dez anos de energia praticamente grátis.

A pesquisa de Lima congrega um grupo de estudos que vai implantar um prédio sustentável no campus da Unicamp. Apesar do estudo inicialmente abordar também o uso de pequenas urbinas eólicas, essa alternativa não será colocada em prática devido à pouca força dos ventos na região. Ainda não há previsão para o início da obra, mas a construção contará com aspectos sustentáveis nas áreas ambiental e econômica, tais como recursos de redução de consumo de água e utilização de materiais com baixo impacto ambiental. O projeto é uma parceira entre a universidade e a Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL).

Cresce número de construções sustentáveis

De acordo com o gerente de relações governamentais e constitucionais do GBC Brasil (Green Building Council Brasil), Felipe Faria, o número de construções sustentáveis está crescendo aceleradamente no país. Um indício disso é a quarta colocação brasileira no ranking mundial, com 601 empreendimentos que receberam certificados ou estão em processo de certificação com o selo Leed (em português, Liderança em Energia e Design Ambiental). No ano anterior, o Brasil havia ficado em quinto lugar, com 234 edificações. O certificado é baseado em sete critérios: eficiência energética, uso racional da água, materiais e recursos, qualidade ambiental interna, inovações e tecnologias, espaço sustentável e créditos regionais.

Para a diretora do Conselho Brasileiro de Construção Sustentável, Érica Ferraz de Campos, o mercado está cada vez mais atento e consciente em relação à importância de empreendimentos idealizados com sustentabilidade. “Há uma tendência clara de incorporar eficiência, racionalidade e durabilidade, logicamente sem prejuízo do conforto dos usuários”, diz. O dirigente do GBC Brasil ressalta que a instituição prevê a construção de pelo menos mais 50 salas comerciais sustentáveis até 2013, somente nas cidades de São Paulo, Rio de Janeiro e Curitiba. Segundo ele, há projetos em praticamente todos os estados brasileiros, apesar da concentração nas regiões Sul e Sudeste. De acordo com Faria, o maior impedimento para o avanço desse setor é a falta de informação. Ele ressalta também que a construção civil ainda tem uma visão imediatista, o que prejudica o investimento em tecnologias.

Novo veículo da Toyota movido a Hidrogênio (Células a Combustível), conceito em 2014, tem seu lançamento oficial programado para 2015

07 Jan 2014

A Toyota apresentou seu conceito de veículo movido por célula a combustível (fuel cell) na abertura da Consumer Electronics Show (CES) de 2014 em Las Vegas, USA. O carro está programado para ser comercializado a partir de 2015.

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Bob Carter, vice presidente executivo de operações da Toyota Motor Sales (TMS), U.S.A. Inc. declarou: “Nós não estamos tentando reinventar a roda; fizemos apenas o que é necessário para fazê-la girar. Veículos movidos por células a combustível estarão em nosso futuro mais cedo do que qualquer pessoa podia esperar.”

Dois veículos chamaram a atenção no palco da conferência de imprensa da Toyota: o conceito FCV (Fuel Cell Vehicle), mostrando com o que se parecerá o sedan médio de quatro portas em uma cor azul radiante e o protótipo de engenharia camuflado para uso em testes nas estradas norte-americanas que rodou durante mais de um ano. Este protótipo mostrou consistente desempenho técnico durante todo o ano, com uma autonomia de cerca de 300 milhas (480 Km) de distância com uma única carga de combustível, indo de zero a sessenta milhas por hora (96 Km/h) em 10 segundos, sem nenhuma outra emissão no cano de descarga que não seja vapor d´água. O enchimento do tanque de hidrogênio leva de três a cinco minutos para se completar.

Assista ao filme mostrando como opera o veículo em http://www.toyota.com/fuelcell/

Leia mais em http://www.fuelcelltoday.com/news-events/news-archive/2014/january/toyota-fuel-cell-electric-vehicle-on-sale-in-2015,-debuted-at-ces-2014

Uma tecnologia que precisamos explorar para uso doméstico: energia fotovoltaica

Não é só o novo estádio do Maracanã que pode se beneficiar da energia solar e células fotovoltaicas para geração de eletricidade.
Uma residência que use a energia fotovoltaica utiliza a incidência do sol disponível em uma parte da mesma (geralmente a área do telhado) para converter luz solar em eletricidade através da utilização de células fotovoltaicas especializadas. Estes sistemas estão se tornando mais populares em áreas dos Estados Unidos, Japão e em outras partes do mundo onde as condições de céu limpo e ensolarado são geralmente consistentes. A maioria dos sistemas fotovoltaicos consiste de uma matriz de vários painéis que são fixados ao telhado ou são móveis para controlar os ângulos do sol durante um dia ou um ano inteiro. Alguns são posicionados no chão perto da casa.

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Figura 1: Telhado coberto com células fotovoltaicas

Um sistema fotovoltaico residencial é recomendável quando:

  •  Os dias onde você mora são mais claros, ensolarados e superam o número de dias parcialmente nublados ou encobertos.
  • A área do telhado principal em que os painéis serão instalados está voltada em geral para o sul ou em sua direção aproximada e é livre de sombras provenientes de edifícios vizinhos, árvores ou outras obstruções.
  • Você tem espaço suficiente em casa para os componentes (baterias, inversores, controladores de carga, etc.).
  • Você pode determinar a quantidade de eletricidade que precisa ou queira produzir, e que seja economicamente conveniente.

Sistemas de energia fotovoltaica são mais eficazes em áreas com recursos abundantes sol (condições de céu claro confiável a cada dia.

Redução antecipada do consumo de energia

Antes de escolher um sistema fotovoltaico para sua residência, você deve procurar reduzir seu consumo de energia global, tornando seu lar mais eficiente em termos de consumo de energia, pois com isto irá reduzir significativamente suas contas de serviços públicos e também as dimensões do sistema fotovoltaico que irá precisar.

Em casas que já são eficientes em termos energéticos e utilizam algum tipo de aquecimento natural, arrefecimento ou iluminação natural, sistemas fotovoltaicos residenciais não poluentes podem reduzir o custo da fatura de eletricidade em 50-90%.

Sistemas fotovoltaicos 

Sistemas Fotovoltaicos (SF) são construídos com uso de semicondutores semelhantes aos materiais utilizados para chips de computador. Esses semicondutores convertem a luz solar em energia de corrente contínua (DC).

Estes conjuntos contém um número determinado de semicondutores agrupados em células, sendo uma célula normalmente um quadrado pequeno de silício (ou de formato arredondado). Cada célula gera cerca de 1/2 de um volt. As células são combinadas para criar um módulo de SF ou painel. Um painel é uma combinação independente de discos (wafers) em uma única folha de material que é colocado entre folhas de vidro ou plástico para proteger as células contra danos e infiltração de água. Os módulos são instalados lado a lado, juntos em um telhado, chamados de matriz de Sistema Fotovoltaico (SF).

Partes de um sistema fotovoltaico em uma residência 

Muitos fabricantes de sistemas fotovoltaicos para residências fornecem aos consumidores um pacote completo de todos os componentes necessários e respectivas instruções de montagem.

As partes de um sistema fotovoltaico típico para uma casa incluem: (Veja o diagrama abaixo)

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Figura 2: Diagrama de um sistema fotovoltaico de uma residência

  • A matriz fotovoltaica: células SF em painéis são, tipicamente, de um dos três tipos de material:
  1. mono-cristalino
  2. multi-cristalino ou
  3. amorfo (película fina).

Os painéis de filme fino são muitas vezes referidos como construção de energia fotovoltaica integrada (CEFI), porque eles geralmente são colocados em uma montagem completa em telhados, tapumes ou outro espaço exterior à construção, fazendo uso de superfícies sem exigir suportes de montagem. Uma matriz é projetada para gerar uma quantidade específica de energia. Pode haver dois ou mais módulos em uma matriz. Módulos (painéis) organizados (com fio) em acréscimos modulares interligados em série (positivo a negativo) aumentam a tensão, enquanto que se conectados em paralelo (positivo com positivo, negativo com negativo) aumentam a amperagem.

A maioria das matrizes fotovoltaicas estão ligadas em paralelo e em série, possuindo os seguintes componentes:

  • Suporte de montagem: na montagem em rack, o sistema fotovoltaico é sustentado por uma série de pequenos suportes estruturais de metal em forma de feixe ou tubo que unem os painéis do mesmo à superfície do telhado. Em sistemas fotovoltaicos que controlam os ângulos de sol cada dia e/ou temporada, estes sistemas de montagem também contêm pivôs móveis e ferragem deslizantes para permitir um movimento suave dos painéis e da matriz coletora de energia solar. O rack de montagem é tipicamente anexado através do telhado considerando seus elementos estruturais (vigas, treliças) para evitar que o rack sofra danos de ventos fortes, granizo ou outros impactos. O sistema todo deve ser aterrado, como previsão contra descargas atmosféricas. Como o sistema de montagem penetra no material de cobertura em muitos lugares, coletores especiais e de água, bem como calhas, são instalados nas áreas suscetíveis de receberem chuva, para evitar infiltrações de água.
  •  Inversor: Um inversor é necessário para transformar a alimentação de corrente contínua (DC) gerada pela matriz fotovoltaica em energia de corrente alternada (CA) 120 volts, que é o tipo de energia elétrica encontrada em uma residência.
  •  Desligamento: O disjuntor de desconexão ou interruptor é semelhante à chave de desconexão que existe em uma casa típica. O objetivo do disjuntor é desligar a energia para segurança ou manutenção das instalações.
  •  Baterias (matriz de bateria): se o sistema está conectado à rede de uma empresa pública fornecedora de energia, ou se é um sistema independente, uma série de baterias (também chamada de uma matriz) pode armazenar a energia em excesso para uso em casa quando não existir sol, especialmente à noite. A matriz da bateria deve ser incluída em uma sala separada que deverá ser ventilada para o exterior, devido ao fato de que as baterias geralmente contêm produtos químicos (como os ácidos) que podem ser perigosos. Baterias para a matriz são baterias de ciclo profundo que geralmente podem ser recarregadas várias vezes e são do mesmo tipo que aquelas concebidas para sistemas de turbinas a vento. Matrizes de bateria ligadas em série (positivo a negativo) aumentam a tensão, enquanto matrizes ligadas em paralelo (positivo com positivo, negativo com negativo) aumentam a amperagem. A maioria das matrizes de bateria se constitui de seis elementos que estão ligados em paralelo e em série.
  •  Monitor de sistema: este dispositivo permite que um proprietário veja a quantidade de energia que a matriz fotovoltaica está gerando versus a quantidade de energia que está sendo tomada da empresa matriz ou a energia que está sendo fornecida pelo conjunto de baterias.
  •  Controlador de carga: O controlador de carga é conectado para a matriz de bateria e inversor. Controla a voltagem e amperagem da eletricidade das baterias para produzir uma fonte de energia constante livre de picos de energia ou corrente. O controlador também impede que as baterias sofram uma sobrecarga.
  •  Sistema de aterramento: Conforme mencionado antes, o sistema de aterramento consiste de uma série de cabos e hastes que penetram a terra ao redor dos painéis e sistema de montagem para proteger o sistema contra raios e outros perigos elétricos em sistemas que fazem uso de metais em geral. Um sistema de aterramento é necessário em sistemas fotovoltaicos e estão especificados segundo normas e códigos pelas companhias de serviço público.
  •  Fiação: O sistema de fiação conecta todos os componentes juntos. Os tipos e bitolas dos fios, parâmetros do medidor do consumo de energia, etc., podem ser independentes ou, em alguns casos em que a empresa fornecedora de energia elétrica, como ocorre no Japão, é obrigada a receber a devolução de energia não consumida, pode ser o mesmo que aquele usado pela empresa fornecedora de energia.

Algumas vezes se trata de um medidor separado ligado ao medidor da empresa fornecedora d energia. Para um único medidor, este irá girar no sentido horário ou anti-horário, dependendo se a casa está usando a energia fotovoltaica gerada ou se irá devolvê-la ao serviço público. Em sistemas de dois medidores, o medidor extra gira para a frente para mostrar o quanto de energia é gerada pelo sistema fotovoltaico. Em ambos os casos, o medidor do utilitário é monitorado pela empresa local fornecedora de energia e é usado para determinar o valor de sua conta de luz (ou reembolso!).

Custos de um sistema fotovoltaico

Dependendo do tamanho e configuração da matriz fotovoltaica (especialmente do número de painéis), o ângulo do telhado e tipo de sistema de montagem, local de construção, códigos locais, utilitários da empresa e requisitos como a disponibilidade dos outros componentes, um sistema fotovoltaico completo residencial normalmente varia de $5-$8 por watt de eletricidade gerada.

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Figura 3: Diagrama mais abrangente para um sistema fotovoltaico do tipo considerado

Fontes:

  1. http://www.energy.wsu.edu/documents/solarpvforbuildersoct2009.pdf
  2. Building Integrated Photovoltaics: http://www.wbdg.org/resources/bipv.php
  3. http://www.extension.org/pages/27300/photovoltaic-energy-systems-for-homes#.Urx-1yyA2cw
  4. Large-Scale Solar Power System Design (GreenSource Books): An Engineering Guide for Grid-Connected Solar Power Generation (Mcgraw-Hill’s Greensource Series)
  5. http://www.usgbc.org/
  6. Building-Integrated Photovoltaics for Commercial and Institutional Structures, em http://www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/25272.pdf
  7. Portal da Copa, http://www.copa2014.gov.br/pt-br/noticia/maracana-sera-uma-pequena-usina-de-energia-eletrica

A Toyota e futuro das células a combustível (Hidrogênio)

Os esforços da Toyota para trazer veículos de célula de combustível para nossas estradas estão em curso há muitos anos:

  • Em 1996, a Toyota lançou um veículo impulsionado por célula a combustível, equipado com uma liga absorvedora para o armazenamento de hidrogênio puro.
  • Em 1997, desenvolveu o primeiro veículo de célula a combustível do mundo com um reformador de metanol on-board.
  • E em 1999, a Toyota e General Motors chegaram a um acordo para cooperar na pesquisa e desenvolvimento de veículos ambientalmente avançados com foco especial em célula a combustível, híbridos e automóveis eléctricos.

Hoje, os esforços desta empresa resultaram no desenvolvimento de um veículo híbrido usando célula a combustível híbrido (FCHV). Certificado como veículos de emissão zero, FCHVs estão sendo testados diariamente na Universidade da Califórnia em Davis e Irvine:

  • Desde 2001, uma frota de 25 veículos tem acumulado mais de 100.000 km reais de condução. Com um alcance de até 180 milhas por galão à velocidade máxima de 96 km / h e cerca de 50 km com a bateria sozinha, esta célula a combustível da Toyota está fornecendo o tipo de desempenho necessário para as condições de condução reais no ambiente do mundo real de hoje.

A última geração de FCHV foi introduzida em 2005. O veículo apresentou muitas melhorias no design da geração anterior, tornando-o mais confiável, durável e fácil de manter. A Toyota melhorou a eficiência FCHV, ampliando seu alcance de mais de 200 milhas para encher um tanque de hidrogênio.   Mais recentemente, testamos o FCHV em condições de temperatura fria, um marco fundamental para a progressão do programa de célula a combustível. A tecnologia de célula a combustível oferece grande promessa e desempenha um papel fundamental na estratégia de transporte sustentável da Toyota.

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Veículo movido a células a combustível da Toyota

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Projeto Solar Impulse – O primeiro avião movido a energia solar que poderá dar a volta ao mundo em 1914

Meu post de hoje é em homenagem ao Projeto Solar Impulse, o pioneiro projeto de um avião movido a energia solar. Atualmente o piloto Bertrand Piccard opera em simulador, por 72 horas ininterruptas, o cruzamento do Atlântico a bordo deste fantástico avião movido a energia solar. A principal função do Solar Impulse não é conduzir pessoas, mas transportar uma mensagem de compreensão universal relativa ao respeito pelo meio ambiente e como incentivo ao uso de energias renováveis em todos os rincões de nosso planeta, isto é: “The aim of Bertrand Piccard and André Borschberg is not to revolutionize the aviation industry – it would be stupid and pretentious to even attempt this – but instead to use the power of this airborne symbol to help change people’s minds about renewable energies. In the present context, people are put off by the sheer scale of the problems. Instead, they should be encouraged, because technological solutions exist that can create jobs and open new markets whilst also protecting the environment”. http://www.solarimpulse.com/
Projeto Solar Impulse