Os desafios diários com que nos deparamos atualmente no que concerne à produção de energia e defesa do meio ambiente, pressiona-nos a sermos cada vez mais eficientes na utilização da energia e a encontrar alternativas à produção da mesma.
Tendo em conta todos os desafios ambientais, existe a necessidade de produzir energia térmica, recorrendo a fontes renováveis, nomeadamente utilizando sistemas solares térmicos.
Figura 1: Mapa de irradiação solar – Fonte PVGIS (JRC-PVGIS, 2012)
Se analisarmos o mapa de Radiação Solar na Europa (kWh/m2), verifica-se que Portugal se apresenta como um dos países com maior disponibilidade de recurso solar. Deste modo, torna-se urgente incentivar ainda mais a implementação de tecnologias de produção de energia térmica recorrendo à energia solar.
Se tivermos em consideração os custos de energia primária para a produção desta energia térmica e, associado a isto, as condições anuais de radiação solar privilegiada que existem em Portugal, concluímos que o solar térmico é uma alternativa viável na produção de energia térmica renovável.
O desenvolvimento de instalações de sistemas solares térmicos de baixa temperatura tem tido, ao longo dos anos, uma evolução crescente, demonstrando assim a viabilidade destes sistemas num país como Portugal. O crescimento tornou-se mais acentuado, como demonstrado por exemplo nos anos 2009 e 2010, devido aos incentivos financeiros disponibilizados para a instalação de energias renováveis.
![Evolução da Capacidade Instalada [fonte: APISOLAR 2015]](https://www.iep.pt/wp-content/uploads/2021/02/Evolucao-da-capacidade-instalada-min-300x160.png)
Figura 2: Evolução da Capacidade Instalada [fonte: APISOLAR 2015]
Estes sistemas de produção de energia térmica têm diversas áreas de aplicação, nomeadamente no sector: industrial, residencial e edifícios públicos, tais como piscinas municipais e escolas. De notar que os sistemas solares térmicos se adequam a estas tipologias, devido aos elevados consumos de água quente associados a esse tipo de infraestruturas.
No sector industrial, aquando da realização de Auditoria Energética e elaboração dos respetivos Planos de Racionalização de Energia (PREn), verificam-se diversas situações, em que a produção de energia térmica se torna viável com períodos de amortização perfeitamente aceitáveis. Um exemplo disso é a utilização deste tipo de sistemas para o aquecimento de água de processo produtivo, existindo a necessidade de acumulação de água por exemplo a 60ºC. Verifica-se que a instalação de um sistema solar térmico, fornece um contributo energético razoável para o pré-aquecimento desta água, contribuindo assim para uma redução dos custos operacionais, e consequentemente para que as empresas sejam mais competitivas. Estas centrais solares térmicas, dependendo da indústria em questão, conseguirão colmatar até 35% das necessidades de produção de energia térmica, com um retorno do investimento em aproximadamente 8 anos.
Por último, a incorporação energética por via destes sistemas, no âmbito de uma unidade industrial abrangida pelo SGCIE, contribui para atingir as metas estabelecidas nos Planos de Racionalização de Energia (PREn).
Para a produção de Água Quente Sanitária (AQS) e água quente para climatização, relativamente a tipologias de imóveis tais como Lares de Idosos, Hotéis, Hospitais e Escolas, face aos seus perfis de consumo, verifica-se que os sistemas solares térmicos, apresentam um grande contributo energético. Esse contributo melhorará naturalmente a estrutura de custos mensais dessas entidades consumidoras, não descartando os excelentes períodos de retorno de investimento que normalmente se conseguem apresentar.
Custo de manutenção comparativamente ao custo da instalação e da poupança gerada
Para se garantir o bom funcionamento dos sistemas solares térmicos é fundamental que se realize de forma sistematizada a manutenção destes sistemas.
É necessário ter em conta que a manutenção não poderá ser considerada um custo, mas deverá ser vista como uma garantia de produção das centrais.
Sem considerar a manutenção corretiva uma vez que esta é bastante imprevisível para quantificar, no que toca a manutenção preventiva, esta poderá apresentar um custo anual próximo dos 6% face ao investimento realizado. Salienta-se que este valor é um valor médio, uma vez que este varia de acordo com a dimensão da central térmica.
Durante a fase de operação e manutenção, verifica-se em Auditorias Energéticas aquando da avaliação ao funcionamento dos sistemas produtores de energia térmica, que existem por vezes falhas na manutenção e operação dos sistemas, nomeadamente na dissipação nos meses de não consumo. Por exemplo, quando se analisa uma Escola, para os meses de Julho e Agosto, deverão existir equipamentos capazes de dissipar a energia produzida (dissipadores de calor), ou capazes de redirecionar a produção de energia térmica para ser dissipada em tanques de piscinas interiores, por exemplo.
No caso de não existir forma de dissipar a energia produzida, estes sistemas entram em stress térmico, atingindo o coletor solar a temperatura de estagnação. Quando esta situação acontece, o sistema de bombagem do primário fica inativo e como tal, existirá um aumento da pressão e consequentemente a descarga do glicol do circuito primário.
Na manhã seguinte, após o arrefecimento noturno nos coletores, a bomba solar do circuito primário irá arrancar, sem pressão no circuito primário, levando a bomba a funcionar em “seco”, queimando as suas pás.
Poder-se-á evitar danificar a bomba, no caso de existência de um pressostato de mínima. Contudo, o sistema não arrancará e não dissipará a energia proveniente dos coletores solares, levando ao seu sobreaquecimento, danificando-os.
Em diversas situações, estes problemas de projeto/instalação, colocam em causa a credibilidade dos sistemas solares térmicos, reduzindo assim a confiança dos seus potenciais utilizadores.
Torna-se assim necessário, continuar a apostar na formação e sensibilização de todos os técnicos, para uma melhor instalação, manutenção e exploração de todos os sistemas solares.
Figura 3: Esquema Tipo Circulação Forçada |
Figura 4: Coletores Solares Térmicos |
Conclusões
Portugal é um país privilegiado, no que concerne às condições climatéricas, comparativamente a outros países da Europa, conseguindo bons indicadores relativamente à radiação solar existente.
Deste modo, o nosso país consegue ser um excelente produtor de energia térmica renovável, recorrendo a sistema solares térmicos.
As utilizações destes sistemas são bastante diversificadas, podendo ser aplicado em tipologias diversas, como Lar de Idosos, Escolas, Hotéis, Hospitais ou até mesmo em algumas unidades industriais.
Para estes sistemas solares térmicos, temos de ter em conta o perfil de consumo ajustado à realidade na fase de projeto e prever se necessário, sistema de dissipação para se evitar temperaturas de estagnação e consequentemente paragens dos sistemas solares térmicos.
Por último, a manutenção torna-se uma área preponderante para garantir a produção de energia térmica dos sistemas e garantir também a credibilidade dessas soluções face aos requisitos de mercado.