REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8436012
Rhayssa de Souza
Luiz Carlos Alves
João Victor Costa
Orientador: André Prado Rodrigues
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta de energia sustentável, substituindo a iluminação pública tradicional por postes equipados com painéis fotovoltaicos. O artigo explora os benefícios da geração de energia fotovoltaica para a cidade, analisa a viabilidade comparativa entre a geração de energia fotovoltaica e hidroelétrica, demonstra as diferenças nos materiais utilizados no projeto, descreve os impactos ambientais causados e destaca a disseminação da geração de energia fotovoltaica no contexto global. Outras cidades e países estão também empenhados em promover esta tecnologia e em fomentar a investigação e o desenvolvimento neste domínio. Seguindo esta tendência, pode posicionar-se como uma cidade de referência em termos de desenvolvimento sustentável, atraindo investimentos, promovendo a inovação e reforçando a sua imagem no panorama nacional e internacional. O impacto orçamental da mudança de lâmpadas normais para painéis solares foi também investigado para avaliar a viabilidade econômica da iniciativa. O projeto visa melhorar a eficiência energética, reduzir as emissões de gases com efeito de estufa e contribuir para o desenvolvimento sustentável.
Palavras-chave: Postes. Iluminação. Energia. Placas. Fotovoltaicas.
1 INTRODUÇÃO
Os crescentes desafios globais relacionados com a escassez de recursos naturais e as alterações climáticas têm motivado a procura de soluções sustentáveis para satisfazer as necessidades energéticas das sociedades modernas. Neste contexto, a adoção de tecnologias renováveis em infra-estruturas urbanas tem-se revelado uma alternativa promissora para melhorar a eficiência energética e reduzir o impacto ambiental das cidades.
O objetivo deste projeto é propor uma iniciativa para transformar uma cidade mais inteligente e sustentável, através da substituição da iluminação pública tradicional por iluminação pública equipada com painéis fotovoltaicos. Esta tecnologia, conhecida como energia solar fotovoltaica, converte a luz solar diretamente em eletricidade limpa e renovável e é uma fonte promissora para satisfazer as necessidades energéticas da cidade.
Do ponto de vista econômico, será realizada uma análise custo-benefício para avaliar o impacto orçamental da substituição de luminárias convencionais por painéis solares, a fim de demonstrar que o investimento em energia fotovoltaica pode gerar retornos econômicos consideráveis para os municípios.
Através desta proposta, espera-se contribuir para o desenvolvimento sustentável e para a sua transição para uma cidade mais inteligente, mais resiliente e ambientalmente responsável. A adoção de tecnologia solar fotovoltaica em postes de iluminação pública poderá ser um passo importante para um futuro mais limpo e sustentável, ao mesmo tempo que torna a cidade um modelo de inovação e compromisso ambiental.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Apresentar um projeto de energia sustentável de poste solares com placas fotovoltaicas, substituindo postes convencionais pelas unidades fotovoltaicas.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
– Apresentar a viabilidade da energia fotovoltaica comparada a energia hídrica;
– Demostrar as diferenças de entres os materiais de proposto no projeto, relacionando as consequências ambientais;
– Analisar o custo-benefício da fotovoltaica em relação a energia hídrica e destacar o aumento da energia fotovoltaica mundialmente.
3 MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA E A ENERGIA FOTOVOLTAICA COMPARADA A ENERGIA HÍDRICA
A matriz energética brasileira vem passando por uma transformação ao longo dos anos, buscando maior sustentabilidade e diversificação de fontes. O uso de fontes renováveis de energia, como a eólica e a solar, tem crescido significativamente, com investimentos em parques e usinas em todo o país. No caso do Brasil, há desafios importantes relacionados à matriz energética (CASTRO, 2014).
O Balanço Energético Nacional (BEN) é elaborado pelo Ministério da Economia há mais de 30 anos e, desde 2005, pela EPE – divulga anualmente uma contabilidade relativa à oferta e ao consumo de energia no país, incluindo as atividades de exploração e produção dos recursos energéticos primários, sua transformação em formas secundárias, as importações e exportações, a distribuição e o uso final da energia (EPE, 2018).
Santos (2015) menciona que a energia fotovoltaica e a energia hidroelétrica são duas importantes fontes de energia renovável, cada uma com características e vantagens diferentes. A produção de energia fotovoltaica, baseada na captação direta da luz solar por células fotovoltaicas, tem a vantagem de ser altamente modular e adaptável a diferentes situações.
Além disso, a energia fotovoltaica tem um baixo impacto ambiental durante o funcionamento, não emite gases com efeito de estufa e não requer uma intervenção significativa no meio natural. Por outro lado, a energia hidroelétrica, que deriva da energia cinética ou potencial da água corrente, é uma das principais fontes de energia renováveis a nível mundial. Uma vez que a água é uma fonte de energia fiável e constante, é capaz de gerar eletricidade em grande escala e de forma sustentada (BRONZATTI; IAROZINSKI NETO, 2018).
No entanto, a construção de centrais hidroelétricas pode ter um impacto significativo nos ecossistemas locais, alterando potencialmente a dinâmica dos rios e afetando a flora e a fauna aquáticas. A comparação entre estas duas fontes de energia renováveis é a base para uma escolha consciente da fonte de energia, tendo em conta aspectos como a disponibilidade de recursos naturais, a capacidade de produção de eletricidade e o impacto no ambiente (JANUÁRIO, 2017).
Os impactos ambientais da energia fotovoltaica e da energia hidroelétrica são muito diferentes e devem ser cuidadosamente considerados. A produção de energia fotovoltaica é amplamente aclamada pelo seu funcionamento de baixo impacto ambiental. Não emite gases com efeito de estufa durante a produção de energia, não necessita de água para funcionar e não causa poluição atmosférica. A principal fase de impacto ambiental associada à produção de energia fotovoltaica é a produção de painéis solares, que envolve a extração e o processamento de matérias-primas (CASTRO, 2014).
Com os avanços tecnológicos e os métodos de produção sustentáveis, o impacte ambiental destes processos tem vindo a ser reduzido. Por outro lado, a energia hidroelétrica, embora seja também uma fonte de energia renovável, pode ter impactos significativos nos ecossistemas aquáticos e terrestres. A construção de centrais hidroelétricas exige frequentemente grandes modificações nas bacias hidrográficas, o que pode resultar na deslocação de comunidades locais, em mudanças no curso do rio, na perda de habitat e na alteração dos padrões de fluxo de água (JANUÁRIO, 2017).
Além disso, a decomposição da matéria orgânica submersa nas albufeiras produz gases com efeito de estufa, como o metano. Por conseguinte, embora ambas sejam fontes de energia renováveis, os seus impactos ambientais específicos devem ser tidos em conta no planejamento e execução de projetos energéticos (BRONZATTI; IAROZINSKI NETO, 2018).
4 DIFERENÇAS DE ENTRES OS MATERIAIS DE PROPOSTO NO PROJETO, RELACIONANDO AS CONSEQUÊNCIAS AMBIENTAIS
Os postes de iluminação pública da proposta “Cidade Inteligente” são equipados com turbinas eólicas de energia e painéis fotovoltaicos, o que exige a utilização de diferentes materiais na sua implementação. Os aerogeradores, também conhecidos como turbinas eólicas, são responsáveis por captar a energia do vento e convertê-la em eletricidade. Estes equipamentos são normalmente constituídos por materiais como o aço, o betão e a fibra de vidro.
A fabricação e a instalação de turbinas eólicas podem ter impactos ambientais relacionados com a extração de recursos naturais para produzir aço e o consumo de energia durante o processo de fabricação. Além disso, a construção de infra-estruturas para a instalação de turbinas eólicas pode perturbar temporariamente os ecossistemas terrestres. A energia eólica é uma fonte de energia limpa que não emite gases com efeito de estufa nem causa poluição atmosférica durante o seu funcionamento e pode proporcionar benefícios ambientais significativos a longo prazo.
Os painéis fotovoltaicos são dispositivos que convertem a luz solar diretamente em eletricidade. São compostos principalmente por materiais semicondutores, como o silício, encapsulados em vidro e alumínio. Para fabricar painéis fotovoltaicos são necessários recursos minerais, como o silício, e o processo de produção requer energia. Estes impactos ambientais são geralmente compensados pelos impactos ambientais positivos que os painéis solares podem ter durante a sua vida útil de 20 a 30 anos ou mais (BRONZATTI; IAROZINSKI NETO, 2018).
Os painéis fotovoltaicos não produzem emissões de gases com efeito de estufa durante a produção de eletricidade e não consomem água durante o funcionamento, o que os torna uma fonte de energia renovável e sustentável. Além disso, a instalação de painéis fotovoltaicos em candeeiros de rua reduz a necessidade de fontes de energia convencionais, ajuda a reduzir as emissões de poluentes atmosféricos e contribui para a transição das cidades para uma direção mais limpa e saudável (CASTRO, 2014).
Ao comparar os materiais utilizados nos postes de iluminação pública propostos no projeto: Cidade Inteligente, com as turbinas eólicas de energia e os painéis fotovoltaicos, é importante reconhecer que ambos os materiais têm impactos ambientais em diferentes fases do processo, desde a produção até à instalação. A utilização destes materiais desempenham um papel vital na construção de cidades sustentáveis, reduzindo as pegadas de carbono, diminuindo a dependência de fontes de energia não renováveis e contribuindo para a proteção do ambiente a longo prazo.
4.1 ANÁLISE DO CUSTO-BENEFÍCIO DA ENERGIA FOTOVOLTAICA EM RELAÇÃO À ENERGIA HÍDRICA DO PROJETO
A comparação custo-benefício da energia fotovoltaica em relação à hidroeletricidade é essencial para avaliar a viabilidade econômica destas duas fontes de energia no contexto específico da cidade inteligente proposta. Ao longo dos anos, os custos de instalação e produção da energia fotovoltaica têm vindo a reduzir-se significativamente e estão a tornar-se cada vez mais competitivos em relação a outras fontes de energia, incluindo a hidroelétrica (CASTRO, 2014).
Em termos de custos, a construção de centrais hidroelétricas implicam investimentos iniciais significativos, incluindo a construção de barragens, turbinas e redes de transporte. Existem custos de operação e manutenção a longo prazo. Por outro lado, os investimentos em energia fotovoltaica estão mais centrados na aquisição e instalação de painéis solares, uma vez que, após o investimento inicial, a produção de eletricidade é praticamente gratuita (SANTOS, 2015).
A energia fotovoltaica oferece outros benefícios, como a redução da dependência de recursos naturais específicos (por exemplo, rios) e uma maior flexibilidade nas instalações em áreas urbanas e remotas. Por outro lado, a hidroeletricidade tem a vantagem de ser uma fonte de produção de base, ou seja, continua a produzir eletricidade independentemente das alterações climáticas (JANUÁRIO, 2017).
4.2 DESTAQUE DO CRESCIMENTO GLOBAL DA TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA DO PROJETO
Nos últimos anos, a tecnologia fotovoltaica registrou um crescimento global significativo. Os avanços tecnológicos, os incentivos e uma maior sensibilização para as questões ambientais alimentaram a adoção desta fonte de energia limpa em todos os países e continentes. Países como a China, os Estados Unidos, a Alemanha e a Índia têm estado na vanguarda do aumento da capacidade fotovoltaica instalada (CASTRO, 2014).
Esta expansão global é o resultado de um investimento significativo na investigação e desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica, bem como de custos de produção mais baixos, tornando-a mais acessível e competitiva em relação a outras fontes de energia. O crescimento da produção de energia fotovoltaica está também ligado ao crescimento das políticas governamentais e dos incentivos fiscais destinados a promover o desenvolvimento sustentável e a transição para as energias renováveis (SANTOS, 2015).
4.3 IMPACTO NOS ORÇAMENTOS MUNICIPAIS DA MUDANÇA DE PROJETOS DE LUMINÁRIAS PADRÕES PARA PAINÉIS SOLARES
O impacto nos orçamentos municipais da mudança de postes convencionais para painéis solares pode ser uma consideração relevante para a viabilidade de projetos de cidades inteligentes. O investimento inicial na aquisição e instalação de painéis fotovoltaicos pode ser mais elevado em comparação com as luminárias convencionais, refletindo o custo inicial da adoção da tecnologia solar. É importante notar, no entanto, que este investimento é uma despesa de capital que pode proporcionar um retorno significativo a longo prazo.
A utilização de painéis solares na iluminação pública reduz o custo da eletricidade, poupando assim dinheiro aos municípios nas suas contas de eletricidade. Consequentemente, ao longo do tempo, a despesa com eletricidade para a iluminação pública diminuirá, o que ajuda a aliviar a pressão sobre os orçamentos municipais (JANUÁRIO, 2017).
A energia fotovoltaica é uma fonte de energia renovável e sustentável, com custos de funcionamento muito baixos após o investimento inicial. Os custos de manutenção reduzidos e a durabilidade dos painéis solares permitem um retorno do investimento num período de tempo relativamente curto, especialmente em projetos de longo prazo (BRONZATTI; IAROZINSKI NETO, 2018).
O impacto da adoção de painéis solares nos orçamentos municipais pode, portanto, ser demonstrado pelos benefícios econômicos e ambientais a longo prazo da produção de energia limpa e renovável. A sua implementação poderá ser um passo importante para cidades mais sustentáveis, eficientes e economicamente viáveis no futuro.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Perante os desafios ambientais que se colocam à humanidade, a transição para cidades inteligentes que visem a eficiência energética e a sustentabilidade é um objetivo cada vez mais urgente. Neste contexto, o projeto de energia sustentável – postes solares equipados com painéis fotovoltaicos – destaca-se como uma solução inovadora e promissora para promover um ambiente urbano mais limpo, econômico e amigo do ambiente.
Através deste trabalho, pode-se observar os benefícios que a energia fotovoltaica traz. Ao converter a luz solar diretamente em eletricidade, a tecnologia proporciona uma fonte de energia limpa, renovável e praticamente inesgotável. A instalação de sistemas fotovoltaicos nos postes de iluminação pública não só reduz significativamente as emissões de gases com efeito de estufa, como também diminui a dependência de fontes de energia não renováveis, contribuindo para a mitigação das alterações climáticas e para a conservação dos recursos naturais.
Análises comparativas com a hidroeletricidade mostram que a tecnologia fotovoltaica tem uma viabilidade significativa. Devido ao elevado nível de radiação solar na região, a tecnologia fotovoltaica é particularmente vantajosa em termos de custo e impacto ambiental em comparação com a hidroeletricidade. Por conseguinte, a aplicação de painéis fotovoltaicos na iluminação pública é uma escolha sensata para otimizar a utilização dos recursos naturais existentes e promover o desenvolvimento sustentável da cidade.
Em suma, o projeto de energia sustentável é uma oportunidade única de aliar o desenvolvimento urbano à consciência ambiental. Através desta iniciativa, pode-se melhorar a eficiência energética, diminuir a dependência de recursos não renováveis, reduzir as emissões de gases poluentes e contribuir para a construção de uma cidade mais inteligente, resiliente e comprometida com o futuro das gerações vindouras.
Conclui-se que, ao implementar esta proposta de progresso e sustentabilidade, constituindo um exemplo inspirador para outras comunidades e encorajando a adoção de tecnologias limpas e renováveis em todo o país, as cidades serão capazes de atingir os seus objetivos de forma mais eficaz e servir de exemplo para um futuro mais promissor e ambientalmente consciente.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BRONZATTI, F; IAROZINSKI NETO, A. Matrizes Energéticas no Brasil: Cenário 2018 – 2030. Rio de Janeiro: Enegep, 2018.
CASTRO, Marco Aurélio Lenzi. Análise dos riscos de uma distribuidora associados à compra e venda de energia no novo modelo do setor elétrico. 2014. 155 f. Dissertação (Mestrado) – Curso de Engenharia Elétrica, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Brasília, 2014. Disponível em: http://wap.aneel.gov.br/documents/656835/14876412/Dissertacao_Marco_Aurelio.p. Acesso em: 28 jul. 2023.
EPE. EMPRESA DE PLANEJAMENTO ENERGÉTICO. Balanço Energético Brasileiro 2018. Brasília, 2018.
JANUÁRIO, Alexandra Cristina Vidal. O mercado de energia elétrica de fontes incentivadas: proposta para sua expansão e implicações na câmara de comercialização de energia elétrica. 2017. 123 f.
SANTOS, Felipe Marques. Sistema Elétrico Brasileiro: Histórico, estrutura e análise de investimentos no setor. 2015. 59 f. TCC (Graduação) – Curso de Engenharia de Energia, Universidade Federal de Santa Catarina, Araranguá, 2015. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/159354/TCC_Felipe_Marque. Acesso em: 29 jul. 2023.