Este documento apresenta um projeto de conclusão de curso sobre uma casa autossuficiente chamada "HEIMA". O projeto descreve o estudo e dimensionamento de sistemas de energia renovável fotovoltaica e eólica para suprir as necessidades energéticas da casa de forma off-grid. Além disso, propõe soluções para produção de água e tratamento de águas cinzas, bem como um sistema de controle e automação da casa.

1.
PROJETO
FINAL
Curso:
“ENGENHARIA
DE
SISTEMAS
DE
ENERGIAS
RENOVAVEIS”
ESER
2015
Titulo:
“
HEIMA
–
OFF
GRID
”
-­‐CASA
AUTO-­‐SUFICIENTE
CONTROLADA-­‐
Aluno:
Francesco
Campoli
N:
15460
Julho
2015
Orientador:
Prof.
Paulo
Costa

2. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
2
Índice
AGRADECIMENTOS
............................................................................................................
4
INTRODUÇÃO
......................................................................................................................
5
CAPÍTULO
1
-­‐
ESTUDO
DO
PROJETO
............................................................................
9
1.1
OFF-­‐GRID,
oque
é?
Funcionalidade
e
Gestão
.......................................................
9
1.2
Estudo
Posição
Geografica
–
Localização
..........................................................
11
1.3
Consumo
Medio
Ano
e
horario,
Perfil
de
Carga,
Analise
Energética
........
11
1.4
Determinação
Irradiação
Solar
e
Velocidade
Média
Vento
.........................
17
1.5
Dimensionamento
Fotovoltaico
e
Eolico
Autonomos
para
instalação
doméstica
...................................................................................................................................
19
1.6
Cálculo
Fator
Perdas
.................................................................................................
19
1.7
Estrutura
Casa:
Abordagem
Minimalista
para
uma
Bioarquitetura
e
Bioconstrução
...........................................................................................................................
20
CAPÍTULO
2
-­‐
PRODUÇÃO
ENERGIA
(ESTUDO
TECNICO)
..................................
22
2.1
Sistema
Hibrido
MiniEolico/Fotovoltaico/H2
.................................................
22
2.2
Escolha
e
Analise
dos
Componentes
...................................................................
24
2.3
Aquecimento/Arrefecimento
Casa
e
AQS
..........................................................
40
CAPÍTULO
3
-­‐
PRODUÇÃO
ÁGUA
................................................................................
46
3.1
“COMPLUVIUM
DO
MAR”
.........................................................................................
46
3.2
ÁGUA
DE
NEVOEIRO
..................................................................................................
58
CAPÍTULO
4
-­‐
EFICIENCIA
ENERGÉTICA,
CLASSE
ENERGÉTICA,
LEIS
AUTOCONSUMO.
..............................................................................................................
60
CAPÍTULO
5
-­‐
CONTROLE
CASA
E
ENERGIA
(DOMOTICA)
.................................
63
5.1
Projeto
Open/Hardware
Source
...........................................................................
63
5.2
Controle
Sistema
Eletrico
.......................................................................................
65
5.3
FREEDOMOTIC
............................................................................................................
80
5.4
OPEN
ENERGY
MONITOR
.........................................................................................
87
5.5
Controle
em
Remoto
e
Segurança
........................................................................
92
CAPÍTULO
6
-­‐
RECICLAGEM
E
REAPROVEITAMENTO
DE
ÁGUAS
CINZAS
.....
96
6.1
Adubo
ou
Fertilizante
..............................................................................................
97
6.2
Biodiesel
Caseiro
.....................................................................................................
102
6.3
Reaproveitamento
das
águas
cinzas
.................................................................
103
CAPÍTULO
7
–
CONCLUSÕES
E
MELHORIAS
..........................................................
108
7.1
Grafeno
........................................................................................................................
109
7.2
Internet
das
Coisas
-­‐
Casa
Jasmina
.....................................................................
112
7.3
Energias
das
Ondas
.................................................................................................
115

3. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
3
CONCLUSÕES
....................................................................
Error!
Bookmark
not
defined.
BIBLIOGRAFIA
E
SITOGRAFIA
..................................................................................
119

4. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
4
AGRADECIMENTOS
Apraz-­‐me
reconhecer
que
todo
este
percurso
não
teria
sido
possível
sem
a
ajuda
de
várias
pessoas.
Agradeço
aos
meus
pais,
a
minha
família,
que
junto
com
os
meus
amigos
e
os
meus
professores,
apoiaram
e
encorajaram
este
meu
projeto.
Com
a
minha
“Energia
Renovável”
fui
capaz
de
atribuir
o
título
de
“Heima”
a
este
meu
projeto.
“O
génio
,
em
vez,
olha
com
o
intuito
e
cria
sistemas
que
conseguem
“apanhar”
a
enorme
energia
do
planeta….”
N.Tesla
-­‐Energia
Livre-­‐

5. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
5
INTRODUÇÃO
O
tema
central
do
Projeto
é
a
realização
de
uma
casa
autossuficiente,
ou
seja
uma
casa
que
tem
recursos
satisfatórios
ao
conceito
de
bem-­‐estar
nesta
época.
Avaliando
em
fundo
a
palavra
“casa”,
entendemos
que
os
determinados
elementos
para
que
isto
seja
possível
são
vários
e
de
natura
social.
No
título
está
a
palavra
“HEIMA”,
uma
palavra
que
em
islandês
quer
dizer:
“Em
Casa”.
E
é
mesmo
sobre
isto
que
se
concentraram
os
estudos:
“
A
sensação
de
sentir-­‐nos
em
Casa”.
Hoje
para
obter
esta
sensação
de
habitat
natural,
sem
falar
do
plano
afetivo
e
cultural,
precisa
apagar
o
mais
possível
preocupações
que
podem
incomodar
a
nossa
serenidade
e
a
nossa
tranquilidade,
bases
necessárias
para
sentir-­‐nos
“Em
Casa”.
Já
sei
que
nem
todos
temos
a
possibilidade
de
ter
um
terreno
ou
uma
moradia/casa
fora
do
núcleo
da
cidade,
mas
para
quem
tem
este
primeiro
nível
de
independência
foi
pensado
e
realizado
este
projeto.
Só
porque
para
os
apartamentos
ou
condomínios
seriam
necessários
outros
procedimentos
que
por
agora
não
foram
tratados.
Portanto
uma
vez
encontrado
o
destinatario,
posso
explicar
como
pode
ser
possível
realizar
uma
“Casa
fora
da
rede”
(OFF
GRID)
e
com
rede
entendem-­‐se
todos
os
serviços
públicos
que
alegoricamente
chegam
na
forma
de
contas.
As
varias
etapas
com
quem
devemos
lidar
são
divididas
em
7
capítulos
que
vão
explicar
em
pormenor
como
poder
realizar
uma
casa
autossuficiente
em
qualquer
ponto
habitável
da
Terra,
sem
ter
mais
o
problema
em
pagar
eletricidade,
gás
e
água,
tendo
a
disposição
todas
as
varias
tecnologias
(High-­‐
Tech)
para
o
controle
da
própria
casa
e
para
o
controle
dos
consumos
e
da
produção.
Cada
pequeno
problema
foi
avaliado
ao
fim
de
criar
sistemas
originais
capazes
de
fornecer
a
necessidade
geral
de
uma
casa
padrão
de
uma
família
de
4
pessoas.
Estudando
os
consumos,
os
estilos
de
vida
e
as
exigências.
Como
primeira
coisa
foi
tratado
o
discurso
do
consumo
energético
anual
e
diário
genérico
de
uma
rede
pública
para
substitui-­‐lo
com
uma
SMART-­‐GRID
a
energias

6. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
6
renováveis.
Será
o
conceito
de
Energias
Renováveis
que
faz-­‐nos
entender
como
ser
autónomos
sobre
a
necessidade
energética.
No
caso
específico,
sempre
como
exemplo,
aproveitando
do
Sistema
de
Informação
Geográfica
(SIG),
pensou
–
se
em
realizar
a
casa
numa
ilha
no
Distrito
de
Latina,
Palmarola.
Ilha
inabitada
e
com
poucas
estruturas
instaladas.
Uma
vez
que
temos
obtidas
as
informações
territoriais
e
climáticas,
podemos
seguir
com
a
realização
da
nossa
“SMART-­‐GRID”.
Pensou-­‐se
num
sistema
hibrido
constituído
de
paneis
fotovoltaicos,
um
aerogerador
minieólico,
e
pilhas
de
combustível
(Hidrogénio)
melhorado
com
flywheels.
No
Segundo
capítulo
avaliaremos
na
maneira
mais
técnica
e
da
engenharia
este
sistema.
O
processo
para
obter
as
informações
sobre
a
necessidade
energética
vê
a
consultação
de
sites
on-­‐line
para
a
estimativa
da
irradiância
solar
anua
para
os
paneis
fotovoltaicos
e
para
o
cálculo
da
velocidade
Média
do
vento
anua
para
o
aerogerador
minieólico.
Obtidas
estas
informações,
sempre
com
a
referência
ao
exemplo
duma
casa
padrão
de
4
pessoas,
podemos
calcular
o
nosso
Diagrama
de
Carga
Energética
com
base
nas
necessidades
elétricas
e
térmicas
da
casa.
O
Diagrama
de
carga
é
um
gráfico
sobre
a
variação
da
carga
elétrica
no
tempo
com
a
alternação
de
solicitações/picos
de
eletricidade
dependendo
dos
usuários.
No
especifico
uma
curva
de
carga
é
um
gráfico
que
indica
a
quantidade
de
energia
elétrica
que
o
usuário
usa
em
um
tempo
determinado.
Definido
isso
podemos
“criar”
o
nosso
sistema
elétrico
de
energias
renováveis
assegurando
energia
elétrica
e
térmica
em
cada
momento
do
dia.
Garantir
isso
talvez
é
o
problema
principal
das
Energias
Renováveis,
mesmo
porque
não
podemos
nunca
ter
eletricidade
só
do
Vento
e
do
Sol
(únicas
fontes
usadas
neste
projeto)
tendo
em
conta
dos
valores
climáticos.
Por
isso
realizamos
um
sistema
a
“FUELCELL”,
desfrutando
como
combustível
o
Hidrogénio
produzido
de
um
Eletrolisador,
o
qual
armazená-­‐o-­‐
em
garrafas/botijas
que,
em
caso
de
falta
de
energia,
substituirão
as
fontes
principais.
Vamos
ver
também
como
os
picos
de
eletricidade
serão
geridos
sem
preocupações
de
sobrecarga
com
uma
nova
técnica
chamada:
“FLYWHEELS”.

7. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
7
Tudo
completamente
automatizado.
Mas
disso,
como
já
dito,
falaremos
melhor
no
Capítulo
2,
onde
explico
cada
componente
do
Sistema
de
Produção
Energia.
Em
seguida
trataremos
a
análise
do
sistema
de
Aquecimento
e
Refrigeração
da
habitação
bem
como
a
Produção
de
água
quente
sanitária
(AQS).
Para
isso
usamos
uma
Bomba
de
calor
geotérmica
que
desfruta
como
fonte
de
energia
renovável
a
geotermia
a
baixa
entalpia,
ligada
a
um
piso
radiante.
“Estabelecido”
o
discurso
Energia
e
Aquecimento,
veremos
como
classificar
a
Casa
em
termos
energéticos
fazendo
um
estudo
de
eficiência
energética
ligada
também
aos
componentes
e
aparelhos
elétricos
e
eletrónicos
que
formam
o
equipamento
da
estrutura.
Também
se
parece
absurdo,
devemos
referir-­‐nos,
depois
de
saber
a
quantidade
de
energia
produzida
e
a
classe
energética,
as
leis
e
aos
decretos
sobre
Sistemas
Autónomos
de
Gestão
Energia,
Autoconsumo
e
competitividade
energética.
Mais
ou
menos
um
controle
no
controle.
Para
isso
o
nosso
Sistema
de
DOMOTICA,
ajudará
a
saber
quanta
energia
entra
e
quanta
sai
(consumida)
na
casa;
permite-­‐nos
de
ter
o
completo
controle
do
sistema
de
ligação
e
apagamento
das
luzes,
dos
alarmes
da
segurança
da
casa,
o
controle
e
monitorização
constante
dos
Sistemas
de
Energia,
tudo
também
em
“remoto”
com
a
ajuda
da
tecnologia
OPEN/HARDWARE
SOURCE.
O
sistema
de
Domótica
controlará
também
a
“produção”
de
água
potável
vindo
de
o
Sistema:
”COMPLUVIUM
DO
MAR”,
módulo
que
funcionará
como
dessalinizador
(só
se
perto
do
mar)
e
tanque
para
a
recolha
e
reaproveitamento
da
chuva.
Em
determinadas
alturas
com
determinados
climas,
com
captadores
específicos
podemos
também
recolher
água
a
partir
do
nevoeiro.
Muito
importante
é
também
o
tema
da
estrutura
da
casa,
que
abrangerá
temas
como
a
Arquitetura
e
construção
Verde
e
minimalista,
sujeitos
a
estudos
de
eficiência
e
natureza.

8. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
8
Ultimo
tema
no
processo
“vivo
e
biológico”
da
nossa
casa
é
o
reaproveitamento
dos
resíduos,
das
águas
cinzas
e
da
reciclagem.
Com
resíduos
orgânicos
podemos
obter
quantidade
de
Biogás
com
processos
de
fermentação,
e
com
filtros
específicos
podemos
recuperar
as
águas
cinzas
dos
esgotos
e
reaproveitá-­‐las
para
outras
necessidades.
Enfim
as
conclusões
onde
falaremos
de
como
um
Sistema
de
mais
Sistemas
como
este
pode
ser
melhorado
em
cada
parte;
com
novos
materiais
podemos
potenciar
as
funcionalidades
dos
componentes
(paneis,
tijolos,
etc.),
novas
tecnologias
mecatrónicas
para
uma
gestão
sempre
mais
sofisticada
e
tecnológica
bem
como
melhorias
ergonómicas
para
sentir-­‐nos
sempre
mais
“EM
CASA”.
Para
esta
parte
da
Estrutura
e
Arquitetura
da
Casa,
agradeço
muito
o
Arquiteto
Giampiero
De
Simone
para
o
suporte
e
a
disponibilidade
mostrada
em
me
ajudar
nesta
fase
do
projeto.
Figura1-­‐Estrutura
Heima
OffGrid-­‐

9. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
9
CAPÍTULO
1
-­‐
ESTUDO
DO
PROJETO
1.1 OFF-­‐GRID,
oque
é?
Funcionalidade
e
Gestão
Temos
visto
que
para
ser
autónomos
para
a
necessidade
de
energia
elétrica
da
nossa
casa
e
portanto
não
depender
da
Rede
Pública,
devemos
criar
um
sistema
“OFF-­‐GRID”
(fora
da
rede).
Uma
habitação
OFFGRID
consegue
produzir
e
satisfazer
em
autonomia
as
próprias
cargas
energéticas
para
energia
elétrica
e
calor
e
gerindo
o
ciclo
das
águas.
É
um
organismo
completamente
isolado
das
redes
tradicionais
e
ao
mesmo
tempo
a
base
para
um
sistema
mais
complexo.
-­‐Gestão
Energia
Elétrica
e
Gás:
A
Energia
é
produzida
de
fontes
renováveis
presentes
no
território
onde
será
instalada
a
habitação.
A
melhor
maneira,
para
as
suas
características
de
produtibilidade
energética
e
fácil
armazenamento,
para
produzir
energia
e
gás
é
armazenar
o
Hidrogénio
que
será
utilizado,
depois
de
ser
produzido
no
Eletrolisador,
em
cogeradores
FUELCELL
ou
a
combustão
direita.
-­‐Gestão
Energia
Térmica
e
AQS:
O
calor
pode
ser
obtido
graças
a
paneis
solares
a
tubos
(Solar
Térmico)
ou
como
no
nosso
caso
com
uma
bomba
de
calor
a
inverter,
que
desfruta
a
geotermia
para
a
produção
do
aquecimento
e
arrefecimento
e
a
produção
de
água
quente
sanitária
(AQS).
-­‐Gestão
das
Águas:
As
águas
da
chuva,
são
acumuladas
em
um
tanque
dimensionado
a
segunda
das
condições
climáticas.
Este
tanque
junto
com
outros
tanques,
formará
o
nosso
“COMPLUVIUM
DO
MAR”,
que
alem
da
parte
da
dessalinização,
vai
lidar
com
a
potabilidade
da
água
e
da
purificação,
aproveitando
de
vários
filtros
e
um
tratamento
UV.
As
águas
cinzas
e
pretas
são
depuradas
em
uma
banheira
de
fito
depuração
(autodepuração
típica
dos
ambientes
aquáticos)
para
obter
águas
uteis
a
irrigação
ou
ao
autoclismo
do
WC.

10. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
10
Esta
banheira
comunica
com
um
tanque
situado
for
a
da
estrutura
para
motivos
de
Higiene.
Também
se
a
instalação
da
nossa
habitação,
onde
se
encontra
um
nível
de
humidade
que
permite
a
formação
de
nevoeiro
e
nuvens
baixas
produzidas
do
impacto
contra
um
terreno
ingreme,
podemos
instalar
captadores
que
com
as
próprias
malhas
recolhem
as
pequenas
gotas
de
água
que
flutuam
no
ar;
fenómeno
conhecido
como
“precipitação
horizontal”.
-­‐Gestão
dos
Resíduos:
Os
Resíduos
orgânicos
que
chegam
do
lixo
e
dos
esgotos,
podem
ser
tratados
e
divididos
para
a
produção
de
fertilizante,
biogás
(por
fermentação)
e
Biodiesel.
-­‐Conectividade
e
Telefonia:
A
conexão
de
dados
de
banda
larga
e
voz
para
telefonia,
pode
ser
realizada
através
de
uma
ponte
radio
“point-­‐to-­‐point”
com
um
provider
que
nos
permitirá
de
usufruir
da
conexão
Internet.

11. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
11
1.2 Estudo
Posição
Geográfica
–
Localização
Para
começar
a
calcular
a
potência
necessária
para
nossa
casa,
devemos
em
primeiro
lugar
estudar
onde
vamos
construi-­‐la.
Um
estudo
sobre
a
Localização
portanto
permitirá
–
nos
de
conhecer
os
dados
uteis
para
o
uso
das
fontes
renováveis
que
irão
a
alimentar
o
nosso
sistema.
Escolhi
para
a
realização
da
casa
uma
ilha
do
Arquipélago
Pontino,
no
mar
Tirreno,
com
o
nome
de
PALMAROLA,
mesmo
porque
desabitada
e
sem
uma
rede
elétrica
pública
para
o
abastecimento
de
luz,
água
e
gás.
1.3 Consumo
Medio
Ano
e
horário,
Perfil
de
Carga,
Analise
Energética
Para
os
cálculos
dos
consumes,
usei
uma
tabela
de
consumes/médios
de
uma
casa
com
classe
energética
A
(alto
nível
de
eficiência
dos
aparelhos)
para
ter
uma
referência
em
KWh
da
energia
que
se
gasta
na
casa.
Vista
panorâmica
e
mapa
da
ilha
de
Palmarola

12. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
12
TABELA
CONSUMOS
MEDIOS
CASA
CLASSE
A
Iluminação
LED
430
KWh/ano
Fogão
elétrico
530
KWh/ano
Frigorifico
440
KWh/ano
Congelador
600
KWh/ano
Maquina
lavar
roupa
250
KWh/ano
Maquina
secar
roupa
370
KWh/ano
Maquina
lavar
louça
350
KWh/ano
TV,MuliMédia,
PC
320
KWh/ano
D
Aparelhos
eletrónicos
660
KWh/ano
Bomba
de
calor
Geotérmico
350
KWh/ano
Outras
Fontes
300
KWh/ano
TOTAL
4600
KWh/ano
Portanto
podemos
ver
que
o
consumo
medio
num
ano
numa
habitação
de
4
pessoas
é
de
4600
KWh.
Devemos
então
garantir
a
nossa
rede
elétrica
um
mínimo
de
5000-­‐5500
KWh/ano,
valor
superior
ao
cálculo
para
tomar
contas
das
perdas
que
teremos
no
sistema
hibrido
Eólico/Solar.
1.3.1
Potência
dos
Equipamentos
A
monitorização
dos
consumos
energéticos
numa
habitação
tem
como
objetivo
fazer
a
avaliação
destes
mesmos
consumos
para
se
ter
um
conhecimento
da
sua
quantidade
e
hora
do
dia
em
que
cada
equipamento
é
consumidor
de
energia
elétrica.
Os
consumos
obtidos
em
cada
monitorização
permitiram
obter
um
consumo
diário
que
se
pode
estender
para
um
consumo
semanal
e
até
mensal
dos
equipamentos
monitorizados.
Numa
fase
posterior,
estas

13. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
13
Monitorizações
em
conjunto
com
o
consumo
obtido
através
duma
base
de
dados
e
através
dum
Software
que
vamos
ver
na
parte
da
domótica,
permitem
fazer
previsões
do
consumo
anual
de
todos
os
equipamentos.
Maquina
Louça
1
1800
Maquina
Roupa
1
1000
Micro-­‐ondas
1
500
Portátil/PC
2
30
TV
1
70
Tostadeira
1
700
Sistema
HI-­‐FI
1
100
Sistema
WI-­‐FI
1
20
A
próxima
tabela
faz
um
resumo
da
potência
dos
equipamentos
consumidores
de
energia
elétrica.
1.3.2
Monitorização
dos
consumos
energéticos
Vamos
ver
agora
monitorização
dos
consumos
energéticos
na
casa.
Estes
valores
de
consume
vem
de
atividades
de
rotina
durante
semanas,
dias
típicos
no
interior
de
uma
casa.
Avaliaremos
portanto
casos
típicos
durante
as
duas
estações
mais
relevantes,
Inverno
e
Verão.
Vamos
ver
como
em
base
a
estação
as
faixas
horarias
e
os
picos
representam
os
consumos
globais
da
hora
correspondente,
tomando
conta
Também
do
apagar/desligar
que
acontece
normalmente
durante
as
ações
domesticas
diárias.
Equipamento
Quantidade
Potência
Média
[W]
Fogão
1
1700
Aspirador
1
1800
Ferro
de
engomar
1
1800
Frigorifico
1
70
LFC-­‐LED
20
18
Lâmpadas
de
halogéneo
10
10
Máquina
de
Café
1
800

14. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
14
Para
uma
situação
invernal
é
possível
avaliar
como
os
residentes
começam
as
atividades
diárias
na
volta
das
7:30
A.M.
onde
o
consumo
medio
é
cerca
de
110Wh,
ou
seja
com
o
frigorífico
e
outros
aparelhos
ligados
(70Wh+40Wh),
valor
repetido
durante
o
dia
varias
vezes.
Quando
preparam-­‐se
para
o
pequeno-­‐
almoço,
as
8:00
A.M.
usam-­‐se
aparelhos
como
micro-­‐ondas,
tostadeira
que
mostram
no
gráfico
seguinte
o
primeiro
pico
diário
de
340
Wh.
As
11:00
A.M.
vem
usado
o
forno
para
o
almoço
que
dá-­‐nos
o
Segundo
pico,
e
para
as
13:00
o
terceiro
para
o
uso
novamente
do
micro-­‐ondas.
O
quarto
pico
representa
a
volta
em
casa
depois
a
tarde
onde
se
usam
iluminação
e
aquecimento.
Enfim
o
ultimo
pico
por
volta
das
21h
e
as
22h
onde
se
usam
juntamente
aparelhos
eletrónicos,
iluminação
e
aquecimento.
Numa
situação
de
verão
podemos
ver
como
um
consumo
fixo
vai
estar
sempre
por
volta
dos
110
Wh.
O
consumo
para
a
iluminação
obviamente
diminui
para
ter
um
maior
tempo
de
luz
solar.
Os
picos
demostram
como
no
verão
se
usam
mais
vezes
o
frigorífico,
para
as
altas
temperaturas.
Durante
a
noite
só
algum
pico
de
iluminação
pontual.

15. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
15
Podemos
determinar
agora
a
energia
diária
respeitante
ao
consumo(Wh).
No
Inverno:
Equipamentos
Quantidade
Horas
Uso
por
dia
Potência
(w)
Energia
diária
Luminárias
Cozinha
3
5
36
180
Luminárias
Sala
3
3
18
54
Luminárias
Quartos
2
3
9
27
TV
1
4
70
280
Computador
2
5
30
150
Frigorifico
1
5
70
350
Micro-­‐ondas
1
1
500
500
Maquina
Roupa
1
2
1500
3000
Tostadeira
1
1
700
700
Wi-­‐Fi
1
20
20
400
Fogão
1
2
1700
3400
TOTAL
4653
Wd=9041

16. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
16
No
Verão:
Equipamentos
Quantidade
Horas
Uso
por
dia
Potência
(w)
Energia
diária
Luminárias
Cozinha
3
2
36
72
Luminárias
Sala
3
1
18
18
Luminárias
Quartos
2
2
9
18
TV
1
3
70
210
Computador
2
3
30
90
Frigorifico
1
7
70
490
Micro-­‐ondas
1
1
500
500
1.3.3
Analise
Energética
Numa
análise
padrão
não
é
possível
calcular
os
consumes
certos
para
todos
os
dias
da
semana,
mas
só
o
consume
energético
da
habitação
para
todo
o
ano,
mas
sempre
aproximadamente.
Veremos
depois
como
o
uso
da
Domótica
para
a
parte
da
Monitorização
da
Energia,
ajudara-­‐nos
a
ser
mais
exatos
no
cálculo
do
perfil
de
carga
horário
e
diário.
Maquina
Roupa
1
2
1500
3000
Tostadeira
1
1
700
700
Wi-­‐Fi
1
20
20
400
Fogão
1
1
1700
1700
TOTAL
4653
Wd=7198

17. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
17
1.4 Determinação
Irradiação
Solar
e
Velocidade
Média
Vento
Uma
vez
estabelecidos
e
identificado
o
ponto
geográfico,
no
nosso
caso
Palmarola,
com
o
Consumo
Medio
e
o
Diagrama
de
Carga
para
a
potência
diária,
podemos
desfrutar
os
site
PVGIS
para
o
solar
e
it.windfinder
para
o
eólico,
para
estabelecer
quantos
paneis
e
que
tipo
de
aerogerador
devemos
instalar
no
nosso
sistema
hibrido
dividido
em
percentagem:
-­‐60%
Eólico
-­‐40%
Fotovoltaico
Velocidade
Média
Vento:

18. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
18
Com
Média
de
Direção:
IRRADIAMENTO
SOLAR

19. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
19
Portanto
temos
uma
velocidade
Média
disponível
de
9,58
m/s
e
um
irradiamento
anual
em
KWh
de
1872,288.
No
próximo
capítulo
vemos
os
cálculos
para
fazer
as
instalações.
1.5 Dimensionamento
Fotovoltaico
e
Eólico
Autónomos
para
instalação
doméstica
O
dimensionamento
dos
sistemas
autónomos
para
instalações
domésticas,
pode
ser
feito
sem
o
uso
de
software
específicos,
já
que
as
variáveis
de
cálculo
são
poucas.
Um
conjunto
de
equações
matemáticas
simples
nos
permite
de
efetuar
um
dimensionamento
mais
ou
menos
preciso.
Tomando
conta
dos
cálculos
anteriores
para
a
quantidade
de
energia
necessária
a
garantir
a
alimentação
diária
de
todos
os
aparelhos,
estabelecemos
a
Somatória:
Wd= !" ∗ !"!
!!!
De
onde
Wd
representa
a
energia
total
consumida
diariamente,
Pi
a
potência
(W)
de
um
determinado
aparelho
e
ti
corresponde
ao
intervalo
de
tempo
de
funcionamento.
Também
para
o
dimensionamento
devemos
tomar
conta
do
fator
de
perdas
do
Sistema.
1.6 Cálculo
Fator
Perdas
A
capacidade
que
um
Sistema
hibrido
precisa
de
alimentar
para
as
diversas
cargas,
é
sujeita
a
algumas
perdas
do
próprio
sistema.
Entre
estas,
as
mais
relevantes
são
aquelas
que
se
referem
as
perdas
dos
cabos,
no
Inversor
e
no
Regulador
de
carga
hibrido
(Solar;
Eólico):
-­‐Perdas
nos
cabos
=
3%
-­‐Perdas
no
Regulador
de
carga
e
Inversor
=
15%

20. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
20
-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐à
Rendimento
(cabos):
Kcabo
=
0,97%
-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐à
Rendimento
(Regulador
+
Inversor):
Kreg+inv
=
0,85%
-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐à
Rendimento
Total:
K
=
Kcabo*Kreg+inv
=
0,83%
Alem
destas
perdas,
estão
outros
fatores
que
interferem
no
cálculo
do
sistema,
eólico
como
fotovoltaico.
Já
que
a
velocidade
Média
do
vento
e
o
irradiamento
solar
são
muitos
variáveis
no
longo
do
ano,
precisamos
identificar
estes
valores
para
dimensionar
melhor
o
nosso
sistema
hibrido.
1.7 Estrutura
Casa:
Abordagem
Minimalista
para
uma
Bioarquitetura
e
Bioconstrução
Ultimo
tema
tratado
é
sobre
a
Bioarquitetura
como
abordagem
cultural
mirada
aos
princípios
ecológicos
e
aos
princípios
de
um
desenvolvimento
sustentável.
É
chamada
Também
Arquitetura
sustentável
mesmo
porque
como
principio
pressupõe
uma
atitude
ecologicamente
correta
no
Ecossistema,
com
um
uso
poupado
dos
recursos
usados
na
Construção.
Objetivo
principal
é
aquele
de
fazer
interagir
as
atividades
humanas
nas
condições
ambientais
que
já
existem
ao
fim
de
melhorar
a
qualidade
da
vida
atual
e
future.
Instaurar
um
relacionamento
equilibrado
entre
o
ambiente
e
a
construção,
ao
fim
de
olhar
com
sensibilidade
as
tradições
e
a
paisagem
a
volta,
favorecendo
a
eco
sustentabilidade
e
a
biocompatibilidade.
Entre
os
vários
elementos
que
compõem
as
realizações
de
um
projeto
arquitetónico
bioedil
encontramos
uma
abordagem
minimalista
a
qual
concentra-­‐
se
no
essencial
das
dimensões
e
Também
para
os
aparelhos/elementos,
componentes
da
casa,
aumentando
a
eficiência
da
Habitação.
Ponto
de
ligação
portanto
com
a
parte
energética
e
a
localização.
Na
Bioconstrução
vem
usados
materiais
bioecologicos,
com
varias
características
tipo
o
isolamento
térmico
ou
o
adequamento
aos
fenómenos
climáticos,
como
a
madeira,
a
palha,
derivados
do
cânhamo
e
colantes
vegetais,
principalmente
a
Km
zero
(do
sitio),
que
em
alguns
casos
usam
a
“reciclagem”
como
fonte
de
produção.

21. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
21
A
bioarquitetura
não
é
um
simples
somatório
de
tecnologias
especificas
ou
disciplinas
verdes,
mas
representa
mais
uma
visão
holística
da
Arquitetura
que
poe
em
comparação
as
realidades
locais,
ao
fim
de
olhar
com
uma
nova
sensibilidade
a
paisagem,
a
cultura,
as
tradições
e
privilegiar
a
eco-­‐
sostentabilidade
e
a
bio-­‐compatibilidade.
“O
todo
é
maior
do
que
a
simples
soma
das
suas
partes”
-­‐ARISTOTELES-­‐

22. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
22
CAPÍTULO
2
-­‐
PRODUÇÃO
ENERGIA
(ESTUDO
TECNICO)
Neste
capítulo
vemos
como
a
partir
dos
cálculos
sobre
a
necessidade
energética,
dada
do
consume
diário
e
do
Diagrama
de
cargas,
podemos
começar
a
construir
o
nosso
Sistema
Hibrido
para
a
produção
da
Energia
da
nossa
Casa.
Sabemos
a
potência
diária
(Wd)
consumida
e
sabemos
quantas
energia
temos
a
disposição
do
Eólico
e
do
Fotovoltaico.
Portanto
estabelecido
que
a
produção
total
será
dividida
em
60%
eólico
e
40%
fotovoltaico,
vamos
dimensionar
o
sistema
todo
tomando
conta
do
excesso
de
produção
e
armazenamento
da
Energia.
Avaliaremos
como
o
nível
das
baterias
condicionará
a
nossa
produção
de
Hidrogénio
(H2)
o
qual
a
sua
vez
será
armazenado
nas
garrafas
especiais
para
depois
ser
usado
no
processo
de
combustão
com
uma
pilha
de
combustível
(FUELCELL).
Todo
com
ajuda
de
um
microcontrolador
e
uma
FlyWheel.
Na
parte
das
componentes
veremos
o
modelo
e
a
marca
que
satisfarão
as
nossas
necessidades
de
instalação.
2.1 Sistema
Hibrido
MiniEolico/Fotovoltaico/H2

23. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
23
Para
este
Sistema
Hibrido
temos
divididos
a
necessidade
energética,
como
dito
anteriormente,
em
60%
eólico
e
40%
fotovoltaico.
De
os
cálculos
para
uma
potência
diária
de
9100Wh,
teremos
3640Wh
para
o
fotovoltaico
e
5460Wh
para
o
Eólico.
Para
o
Sistema
H2
vamos
usar
uma
pilha
de
combustível
FuelCell
de
5Kw
PEM
que
irá
usar
o
hidrogénio
produzido
de
um
nosso
eletrolisador
e
que
irá
garantir
a
energia
necessária
em
caso
de
falta
de
fontes
renováveis
por
um
dia
inteiro.
Como
podemos
ver
no
esquema
a
energia
“apanhada”
das
nossas
fontes
renováveis
(Vento
e
Sol)
é
transformada
em
energia
elétrica
para
processos
químicos
e
mecânicos.
Logo
depois
passa
em
um
regulador
de
carga
para
manter
uma
tensão
constante
(no
nosso
caso
48V)
para
entrar
nas
baterias
sem
alterações
ou
picos
que
podem
estraga-­‐las.
Assim
temos
uma
corrente
continua(=)
a
48V
que
precisa
de
ser
transformada
a
sua
vez
em
220V(ou
Esquema
do
Sistema
para
Produção
Energia

24. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
24
230Volt
medida
mais
certa)
alias
numa
tensão
comum
para
os
nossos
aparelhos
e
os
vários
equipamentos
elétricos
e
eletrónicos.
Para
a
parte
da
iluminação
para
já
usamos
sempre
este
tipo
de
circuito
a
220V,
mas
vamos
ver
nas
melhorias
que
para
uma
questão
de
poupança
energética
podemos
Também
distinguir
a
parte
da
iluminação
e
deixa-­‐la
isolada
e
a
corrente
continua
a
5V.
Para
esta
transformação
precisamos
dum
Inversor
que
muda
a
nossa
corrente
em
alterna
(~)
a
50Hz.
A
seguir
do
Inversor
temos
a
parte
mais
importante
que
liga
o
sistema
de
produção
Energia
com
o
nosso
microcontrolador
“UDOO”
o
qual
será
o
gerente
da
energia
que
vai
entrar
na
casa
controlando
os
excessos
e
os
níveis
das
baterias.
Em
prática
quando
as
baterias
ficam
num
nível
aceitável
para
alimentar
a
casa,
toda
a
energia
em
excesso
vai
para
um
eletrolisador
o
qual
começará
o
processo
de
eletrolise
para
a
produção
de
Hidrogénio
que
será
armazenado
em
garrafas
especiais
usadas
no
processo
de
combustão
da
Pilha
de
combustível-­‐
FuelCell.
A
pilha
de
combustível
Também
será
ligada
ao
microcontrolador
Udoo
para
enviar
no
Caso
1
a
energia
direitamente
na
Casa,
ou
no
Caso
2
nas
baterias/Lítio
e
continuar
o
processo
anterior.
Estes
tipos
de
trabalhos
vamos
ver
na
parte
da
Domótica
como
se
realizam
graças
ao
uso
dos
Relés.
2.2 Escolha
e
Analise
dos
Componentes
Vamos
agora
ver
como
se
faz
para
escolher
os
componentes
para
o
nosso
sistema
de
energia.
O
funcionamento
e
para
que
serve
cada
um
deles.
2.2.1
A
Energia
Solar
e
o
efeito
Fotovoltaico
O
efeito
fotovoltaico
baseia-­‐se
na
captação
da
luz
solar
por
equipamentos
adequados
e
que
expostos
a
luz
produzem
uma
corrente
elétrica.
-­‐As
radiações
Solares:
a
radiação
solar
é
a
energia
proveniente
da
luz
e
do
calor
produzido
naturalmente
pelos
raios
solares.
Os
painéis
fotovoltaicos
são
constituídos
por
um
conjunto
de
pequenos
componentes
designados
por
células,
que
reagem
a
luz
originando
o
aparecimento
de
uma
diferença
de
potencial
nos
extremos
quando
a
absorve
ou

25. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
25
é
por
ela
atingida.
As
células
são
normalmente
de
silício
que
é
o
segundo
elemento
químico
mais
presente
no
nosso
planeta,
constituindo
cerca
de
25,7%
do
peso
da
Terra.
É
sem
dúvida
o
material
mais
utilizam
na
composição
destas
células
dada
a
particularidade
e
propriedade
que
detém
na
sua
capacidade
de
junção
e
obtenção
de
energia
elétrica
é
adequadamente
preparada
a
sua
composição.
O
silício
possui
uma
margem
de
valência
totalmente
preenchida
por
eletrões
e
outra
margem
de
condução
sem
eletrões.
A
separação
destas
duas
bandas
uma
de
condução
e
outra
de
não
condução
quando
influenciadas
pela
luz
podem
excitar
os
eletrões
da
banda
de
valência
de
não
condução
para
a
banda
de
condução.
É
neste
princípio
que
se
baseia
a
produção
de
energia
das
células
que
compõem
os
painéis
fotovoltaicos.
São
os
fotões
com
uma
faixa
de
luz
visível,
ainda
com
pouca
energia,
mas
suficiente,
que
fazem
com
que
haja
agitação
e
que
os
eletrões
de
banda
de
valência
passem
para
a
banda
de
condução.
É
de
salientar
que
atualmente
os
painéis
fotovoltaicos
só
apresentam
uma
eficiência
em
termos
de
rendimento
que
se
cifra
entre
os
16%
e
os
18%,
valores
estes
que
muito
brevemente
serão
ultrapassados
se
as
pressões
económicas
e
politicas
forem
favoráveis.
A
junção
dos
módulos,
que
devem
ser
do
mesmo
tipo,
pode
ser
efetuada
em:
-­‐Serie
-­‐Paralelo
-­‐Mista
Desta
forma,
obtem-­‐se
vários
valores
de
tensão
ou
corrente,
permitindo
uma
maior
versatilidade
de
utilização
da
energia
produzida
pelo
painel.

26. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
26
Uma
das
características
mais
importantes
dos
módulos
fotovoltaicos
é
o
seu
comportamento
perante
a
temperatura
a
que
funcionam
e
que
varia
conforme
o
seu
tipo.
Estes
valore,
de
acordo
com
a
evolução
dos
tipos
de
módulos
que
começam
a
aparecer
no
mercado,
são
cada
vez
mais
diversificados,
pelo
que
é
fundamental
que
a
obtenção
destes
dados
seja
analisada
com
o
representante
na
altura
da
aquisição
do
equipamento.
Na
prática
podemos
considerar
aproximadamente,
as
áreas
por
KW
pico
(kWp)
para
cada
tipo
de
módulo
formado
por
células.
Tipo
de
Módulo
com
células
de:
Área
necessária
(!!
/kWp)
Silício
Monocristalino
7-­‐9
!!
Silício
Policristalino
8-­‐11 !!
Disseleneto
de
Cobre-­‐Indio-­‐CIS
11-­‐13
!!
Cadmio-­‐Telurio
14-­‐18
!!
Silício
Amorfo
16-­‐20
!!
A
utilização
do
tipo
de
módulos
dependera
sempre
do
espaço
disponível.
-­‐ASSOCIAÇÃO
DE
MÓDULOS
Serie:
Esta
associação
permite,
como
se
pode
verificar,
obter
maiores
tensoes,
mantendo
a
corrente
estipulada
do
módulo.

27. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
27
Os
diodos
de
bypass
são
colocados
para
evitar
que
uma
avaria
num
conjunto
de
celulas
ou
até
num
módulo
bloqueie
o
sistema.
UT
=
U1+U2+...Un
=
nxU
;
IT=I1=I2=....=In
Paralelo:
Esta
associação
permite
obter
maiores
correntes,
mantendo
a
tensão
estipulada
do
modúlo.
UT
=
U1
=U2
=...
=Un
;
IT
=
I1
+
I2
+
I3
+
...+
In.=
n
x
I
Mista:
Esta
associação
permite
obter
as
características
das
duas
associações
já
descritas
e
utiliza-­‐se
quando
há
necessidade
de
maiores
valores
de
corrente
e
de
tensão.
-­‐Determinação
da
potência
dos
painéis
fotovoltaicos
(Ppv)
Ppv
=
!"
!! ! !!
=
!"#$
!,!"!!,!!
=
1522,76
Wp
onde
Wd
é
a
nossa
energia
diária(Wh/dia)
Ppv
=
Potência
do
painel
Solar
K1
=
Perdas
do
sistema

28. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
28
K2
=
fator
de
radiação
local
em
Dezembro
(mês
pior)
Temos
escolhido
módulos
fotovoltaicos,
no
site
Kyocera,
de
200Wp(WattPico)
com
as
seguintes
características:
Vamos
optar
pela
montagem
de
4
fileiras
de
2
módulos
em
serie.
2.2.2
Aerogerador
(MiniEolico)
A
energia
eólica
é
a
energia
produzida
por
aerogeradores
ou,
mais
propriamente,
por
turbinas
eólicas
movidas
pelo
vento.
Embora
os
aerogeradores
equipados
com
turbinas
eólicas
e
geradores
de
grandes
dimensões
sejam
montados
em
-­‐Potência
Nominal
200
Wp
-­‐VMPP
,
36V
(tensão
em
carga)
-­‐IMPP
10,00
A(Corrente
em
Carga)
-­‐Un
24V
(tensão
nominal)
-­‐A
quantidade
de
módulos
é
dada
por:
!"##,!"!"
!"" !"
=
8
Módulos

29. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
29
terra
e
no
oceano,
já
se
desenvolveram
equipamentos
de
pequena
dimensão,
que
ocupam
pouco
espaço
e
que
estão
a
ser
montados
no
topo
das
habitações
ou,
mesmo,
no
jardim.
As
exigências
europeias
é
que
o
nível
de
ruido
para
velocidades
de
7
m/s
seja
de
98db
e
que
a
distancia
de
200m
baixe
para
45db.
Em
residências
privadas,
admitem-­‐se
45db,
mas
a
distancia
deve
ser,
no
mínimo,
de
300m
entre
a
torre
e
a
habitação.
Os
movimentos
de
massas
de
ar
são
provocados
pelo
ar
que
sobe,
dando
lugar
á
ocupação
do
mesmo
espaço
por
ar
frio.
Assim,
Também
as
massas
de
ar
quente
terão
uma
densidade
mais
baixa.
Mas
a
medida
que
arrefecem,
vão
aumentando
a
sua
densidade.
Sendo
assim
e
se
dispusermos
de
um
pá
com
determinada
configuração,
esta,
devido
a
uma
força
de
ação
aerodinamica,
pode-­‐se
traduzir
numa
expressão
de
potência
em
Watt:
P
=
!
!
x
!"!!
P=
potência
em
Watt
!=densidade
do
ar(
1,255
kg/!!
A=Área
batida
na
pá
da
turbina
!!
=velocidade
Média
do
vento
m/s
-­‐Fundamentos
Aerodinamicos
simples:
definido
como
compoente
horizontal
da
circulaçao
de
ar,
a
força
do
vento
está
relacionada
com
o
cálculo
de
energia
atraves
de
uma
formula
muito
simples,
que
nos
da
o
valor
da
energia
cinetica:
E
=
!
!
x
m!!
m
=
massa
do
ar
V
=
velocidade
vento
em
metros/segundos
E
=
energia
em
joules

30. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
30
Traduz-­‐se
assim
uma
transformação
da
energia
cinética
do
vento
em
potência
mecânica
ue
se
aplica
ao
veio
da
turbina.
A
expressão
anterior
vai
trasformar-­‐se
em
outra
mais
precisa,
se
tivermos
em
conta,
principalmente,
as
perdas
da
resistencia
aerodinamica
das
pás,
outras
que
dizem
respeito
á
própria
turbina
e
que,
na
realidade,
tem
a
ver
com
os
diversos
modelos
comerciais
de
aerogeradores
que
estão
disponiveis
no
mercado.
A
formula
então
alterar-­‐se
para:
P
=
!
!
x
!"!!
CP
Em
que
o
CP
é
o
coeficiente
de
potência
que
está
estabelecido
num
limite
entre
0,35
a
0,5
para
a
produção
de
energia
electrica.
Outro
modo
de
relacionar
a
potência
do
gerador
eolico
com
a
energia
do
vento
que
faz
movimentar
o
rotor
é
o
que
se
denomina
por
rendimento
aerodinamico
e
se
obtem
pela
expressão
mais
simples:
! =
!"#$%&'( !" !"#$%"#!&$#
!"#$!"#$ !" !"#$%
O
rendimento
aerodinamico
Também
está
dependente
do
numero
de
pás.
Existem
gráficos
que
traduzem
esses
rendimentos
e
que
podem
ser
fornecidos
pelos
fabricantes.
O
nosso
aerogerador
deve
ser
capaz
de
alimentar
a
instalação
com
o
consumo
total
de
5460
W,
mais
as
perdas
destes
equipamentos,
que
se
estimam
em
cerca
de
10%.
-­‐Cálculo
da
potência
electrica
do
aerogerador:
P=
5460Wh/dia
x
10%
=
546
W

31. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
31
-­‐Cálculo
da
potência
teorica
com
9m/s
de
velocidade
Média
em
Palmarola:
P
=
!
!
x
!
x
!!
x
!!
onde
o
Diametro
será:
D=
!!!"#
!,!"!"!!,!"#!!!
=
2,17
m
Portanto
vamos
escolher
um
aerogerador
com
um
diametro
de
2
metros
e
com
uma
potência
elétrica
de
minimo
550W.
2.2.3
Regulador
de
Carga
e
Dimensionamento
Baterias
de
acumuladores
Este
equipamento
é
imprenscidivel
para
controlar
a
carga
e
descarga
das
baterias
de
acumuladores
interrompendo-­‐lhe
o
circuito.
O
controlo
é
efectuado
pela
analise
da
tensão.
Existem
reguladores
Serie
e
Paralelo.
Quando
actuam,
os
interruptores
electronicos
de
controlo
ficam,
respectivamente
em
serie
ou
paralelo
com
o
gerador
Fotovoltaico
e
o
gerador
Eolico.
Estes
reguladores
tem
porem
um
incoveniente
com
o
fotovoltaico
ou
seja
não
faze
o
aproveitamento
minimo
da
energia
que
o
painel
esta
a
fornecer.
O
Regulador
mais
adequado
a
utilizar
neste
tipo
de
instalação
hibrida
será
o
MPP(Regulador
de
funcionamento
a
Maxima
Potência),
pois,
dadas
as
suas
caracteristicas,
tem
um
sistema
de
controle
que
mantem
a
tensão
sempre
acima
do
valor
necessario
ao
carregamento
da
bateria.
Em
associação
a
este
Regulador
deve
estar
sempre
ligado
um
conversor
DC/DC,
que
tem
a
finalidade
de
regular
a
tensão
e
a
pesquisa
para
o
ponto
maximo
de
Potência.

32. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
32
No
nosso
sistema,
depois
de
ter
calculado
o
número
de
baterias
que
irão
acumular
a
energia,
podemos
escolher
o
Regulador.
Portanto
num
consumo
de
potência
diaria
de
9100Wh
com
baterias
a
48V
vamos
ter
a
expressão:
Wah
=
!"!
!
=
!"##
!"
=
189,58
Ah
Para
um
dia
de
reserva
de
carga,
com
uma
profundidade
de
descarga
maxima
(Kd)
de
0,60
e
uma
eficiencia
(Kbat(%))
=
0,65
podemos
calcular
o
dimensionamento
do
acumulador-­‐conjunto
de
baterias
para
o
apoio
ao
sistema.
Cbat(Ah)=
!"!!"#
!"#!$%&(%)
=
!"#,!"!!
!,!"!!,!"
=
486,103
Ah
Vamos
necessitar
de
uma
bateria
com
cerca
de
500
Ah.
Devemos
adquirir
portanto
3
baterias
de
200Ah
com
uma
voltagem
de
48V
em
paralelo
para
garantir
energia
nos
dias
sem
vento
e
sem
sol.
A
escolha
do
Regulador
de
carga
MPP
(regulador
de
maxima
potência)
deve
estar
previsto
para
uma
corrente
maxima
em
corrente
contínua.
baterías de fosfato litio de 48V 200AH LFP para
o sistema solar/eolico híbrido

33. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
33
Para
este
tipo
de
baterias
com
os
Inputs
do
Eolico
e
do
Fotovoltaico
iguais,
temos
escolhido
um
regulador
de
40A.
2.2.4
Inversor
Para
escolha
deste
equipamento
temos
de
calcular
a
potência
maxima
simultanea
que
terá
de
alimentar.
A
soma
da
potência
dos
equipamentos
cujo
o
factor
de
utilização
vamos
considerar
igual
a
1
será:
-­‐P
=
4653
W
(Potência
Total
Equipamentos)
=
4,7
kW
-­‐U
=24-­‐48/230V
Precisamos
de
um
Inversor
de
5
Kw
REGULADOR
DE
CARGA
HIBRIDO
MPP
-­‐
40A

34. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
34
2.2.5
Produçao
Hidrogenio
com
eletrolisador
para
pilha
de
combustível
(FuelCell)
PEM
(membrana
protonica)
O
HIDROGÉNIO
COMO
FONTE
COMBUSTÍVEL
Tendo
em
conta
o
decréscimo
dos
combustíveis
fósseis
a
nível
mundial
e
a
poluição
que
está
inerente
à
sua
utilização,
é
necessário
encontrar
uma
alternativa
viável
para
produção
de
energia.
Mas
porquê
o
hidrogénio?
O
hidrogénio
é
o
elemento
mais
simples
e
mais
abundante
do
Universo
e
o
terceiro
elemento
mais
abundante
no
planeta
Terra.
Note-­‐se
que
o
hidrogénio
não
é
uma
fonte
de
energia
primária,
mas
sim
um
vetor
energético
-­‐
um
portador
de
energia.
A
grande
vantagem
do
hidrogénio
como
vetor
energético
é
a
eficiência
com
que
se
consegue
transformar
a
energia
por
ele
contida
noutra
forma
de
energia,
por
exemplo
em
eletricidade.
Por
curiosidade,
a
energia
contida
num
kg
de
hidrogénio
é
três
vezes
maior
do
que
a
energia
contida
num
kg
de
gasolina.
Para
além
disso,
produzir
este
elemento
é
possível
através
de
processos
eficazes
como
eletrólise
da
água
ou
por
reforma
de
álcool
e
5kw 48V Home Solar off Grid Inverter

35. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
35
hidrocarbonetos
(metanol,
etanol,
metano,
gás
natural
e
outros).
Em
suma,
são
estas
características
que
fazem
com
que
o
hidrogénio
possa
surgir
como
o
combustível
do
futuro.
Eletrólise
da
água
A
eletrólise
é
um
processo
electroquímico,
descoberto
pelo
físico
e
químico
Michael
Faraday,
e
ocorre
quando
é
aplicada
uma
tensão
a
um
par
de
eléctrodos
inertes
imersos
numa
solução
condutora.
A
aplicação
desta
tensão
provoca
o
aparecimento
de
uma
diferença
de
potêncial
entre
os
elétrodos,
e
a
ocorrência
de
reacções
de
oxidação-­‐redução.
No
caso
particular
da
eletrólise
da
água
pura,
antes
de
tudo,
é
necessário
adicionar-­‐
lhe
alguma
substância,
uma
vez
que,
a
água
pura
não
é
condutora
de
eletricidade
-­‐
condição
essencial
para
que
ocorra
a
sua
eletrólise.
Na
eletrólise
da
água
o
que
acontece
é
que
a
passagem
da
corrente
elétrica
provoca
a
quebra
da
ligação
química
existente
entre
os
átomos
constituintes
da
água:
o
hidrogénio
e
o
oxigénio
e,
como
tal,
formam-­‐se
partículas
carregadas,
os
iões.
O
hidrogénio
é
atraído
para
o
cátodo,
pólo
negativo,
e
o
oxigénio
para
o
ânodo,
pólo
positivo.

36. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
36
A
energia
utilizada
para
realização
desta
reação
pode
ser
variada,
desde
energia
hidroelétrica,
até
eólica
ou
mesmo
solar.
A
quebra
da
ligação
entre
os
átomos
é,
geralmente,
efetuada
com
voltagem
1,24V
em
água
pura
a
uma
temperatura
de
25
graus
celsius
e
uma
pressão
de
1,03
kg/cm2.
Contudo,
esta
tensão
pode
variar
Médiante
a
alteração
da
temperatura
e
da
pressão.
Assim,
para
eletrolisar
uma
mole
de
água
são
necessários
65,3
watts-­‐
hora
e
um
metro
cúbico
de
hidrogénio
requer
0,14
kilowatts/hora.
Eletrolisadores:
Nos
anos
70,
a
eletrólise
era
vista
como
um
dos
processos
mais
ineficazes
e
caros
de
produção
de
hidrogénio.
Contudo,
os
eletrolisadores
atuais
são
muito
mais
eficientes,
podendo
atingir
valores
máximos
na
ordem
dos
90%.
Existem
dois
tipos
principais
de
eletrolisadores:
os
Alcalinos
e
os
PEM
(Proton
Exchange
Membrane).
Estes
tipos
de
eletrolisadores
possuem
já
uma
vasta
utilização
em
aplicações
existentes
no
mercado,
sendo
que
possuem
a
tecnologia
mais
desenvolvida
e
estudada.
Os
eletrolisadores
alcalinos
utilizam
uma
solução
aquosa
de
hidróxido
de
potássio
(KOH)
como
electrólito.
Este
tipo
de
eletrolisadores
é
adequado
para
aplicações
estacionárias
e
estão
disponíveis
para
pressões
reduzidas
de
funcionamento.
O
eletrolisador
PEM,
ao
contrário
dos
alcalinos
não
requer
um
eletrólito
líquido,
o
que
simplifica
o
seu
funcionamento.
O
seu
eletrólito
é
uma
membrana
polimérica
ácida.
Estes
eletrolisadores
podem
ser
criados
para
pressões
operacionais
até
várias
centenas
de
bar,
sendo
adequado
tanto
para
aplicações
móveis
como
estacionárias.

37. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
37
2.2.6
Pilha
Combustível
Hidrogenio
(FUELCELL)
e
Garafas
para
o
armazenamento
Depois
de
saber
como
se
produz
o
Hidrogenio
no
processo
de
Eletrolise,
devemos
escolher
a
nossa
pilha
de
combustiel
que
transformará
o
Hidrogenio
em
corrente
elétrica,
buscando-­‐o
nas
garafas
especiais.
A
capacidade
da
nossa
pilha
será
igual
a
potência
maxima
simultanea,
a
mesma
do
nosso
Inversor.
No
site
Ballard.com
encontramos
a
nossa
Pilha
a
Hidrogenio
de
5Kw.
-­‐Armazenamento
em
garafas
especiais
Sistemas
de
armazenamento
de
gás
em
alta
pressão
são
os
mais
comuns
e
desenvolvidos
para
armazenamento
de
hidrogênio.
Nas
seções
cilíndricas,
o
formato
parece
com
domos
hemisféricos,
embora
novos
formatos
estejam
em
desenvolvimento,
aumentando
a
quantidade
de
hidrogênio
armazenado,
seja
por
aumento
de
volume,
ou
por
maior
compressão.
Buscando
minimizar
o
volume
e
ao
mesmo
tempo
maximizar
a
quantidade
de
hidrogênio
armazenado,
os
fabricantes
de
cilindros
estão
tentando
atingir
as

38. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
38
maiores
pressões
possíveis.
Cilindros
de
alta
pressão
normalmente
armazenam
hidrogênio
com
pressão
de
3.600
psi
(250
bar)
embora
novos
desenhos
já
tenham
conseguido
certificação
para
operar
com
5000
psi
(350
bar).
O
estado
da
arte
da
tecnologia
atualmente
em
desenvolvimento
já
superou
o
teste
padrão
de
explosão
para
23.500
psi
(1620
bar)
utilizando
um
cilindro
de
10.000
psi
(700
bar).
Os
cilindros
devem
ser
feitos
com
placas
finas,
utilizando
materiais
altamente
resistentes
e
de
excelente
durabilidade.
Estão
classificados
basicamente
em
4
tipos
de
acordo
com
o
material
utilizado.
Tipo
1:
Podem
ser
feitos
totalmente
de
alumínio
ou
aço;
Tipo
2:
Camada
fina
de
alumínio
ou
aço
envolto
por
outro
composto
–
geralmente
fibras
de
carbono
-­‐
em
forma
de
circunferência;
Tipo
3:
Fina
camada
de
aço
ou
alumínio
envolto
totalmente
por
outros
compostos
como
fibras
de
carbono;
Tipo
4:
Uma
camada
de
plástico
resistente
envolto
por
outro
composto
também
resistente.
Em
geral,
quanto
menos
metal
for
usado,
mais
leve
será
o
cilindro.
Por
esta
razão,
os
cilindros
com
fina
camada
de
aço
ou
alumínio
e
com
alta
resistência,
tal
como
o
Tipo
3,
são
mais
usados
para
aplicações
com
hidrogênio.
Os
cilindros
do
Tipo
4
ganharão
mais
espaço
no
futuro. Os
cilindros
do
Tipo
3
utilizam
finas
camadas
de
aço
ou
alumínio
intercaladas
e
envoltas
por
fibras
de
carbono,
utilizando
resinas
como
o
epóxy
para
colá-­‐las. A
combinação
de
fibras
e
resina
para
envolver
as
camadas
metálicas
possibilita
uma
alta
resistência,
e
diferentemente
dos
metais,
são
menos
corrosivos,
embora
possam
sofrer
danificações
devido
a
impactos,
cortes,
abrasão,
etc. Um
detalhe
importante
é
com
relação
à
temperatura
em
ambientes
quentes,
ou
devido
ao
resultado
de
compressão
durante
o
abastecimento
do
cilindro,
o
que
faz
com
que
a
pressão
aumente
em
10%
ou
mais.
Qualquer
gás
armazenado
nestas
pressões
é
extremamente
perigoso
e
capaz
de
liberar
um
fluxo
de
gás
com
força
explosiva
ou
capaz
de
impulsionar
um
pequeno
objeto
na
velocidade
de
uma
bala. Apesar
do
perigo
em
potêncial,
os
cilindros
de
alta
pressão
têm
uma
estatística
de
segurança
excelente. Durante
a
fabricação,
cada
cilindro
passa
por
testes
de
hidrostática
e
vazamentos,
e
uma
determinada
quantidade
de
cilindros
de
cada

39. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
39
lote
são
selecionados
aleatoriamente
para
testes
cíclicos
e
de
explosão.
Os
cilindros
carregam
informações
como
a
marca
do
fabricante,
o
padrão
de
construção,
número
serial,
pressão
para
uso,
máxima
pressão
de
abastecimento,
e
tempo
de
validade.
Os
cilindros
têm
uma
vida
útil
de
aproximadamente
15
anos
ou
11.250
abastecimentos.
Mas
deve-­‐se
sempre
fazer
inspeções
e
testes
de
vazamentos
como
parte
de
uma
rotina
de
manutenção.
Quanto
maior
a
pressão
final,
maior
a
quantidade
de
energia
que
é
requerida.
Entretanto,
a
energia
incrementada
cada
vez
que
se
aumenta
a
pressão
final
diminui.
Assim,
o
início
da
compressão
é
a
parte
do
processo
que
mais
faz
uso
de
energia.
2.2.7
Flywheel
"Bateria
Electromecânica"
Outra
maneira
de
armazenar
a
nossa
energia
pode
ser
aquela
no
uso
do
Flywheel,
uma
bateria
electromecânica.
O
princípio
de
funcionamento
é
muito
simples:
trata-­‐se
de
colocar
basicamente
uma
roda
("volante")
a
girar
em
situações
em
que
não
esteja
sujeita
a
qualquer
força
de
atrito
ou
a
qualquer
outra
ação
exterior.
É
uma
forma
extremamente
simples
de
armazenar
energia
mecânica.
Facilmente
se
converte
energia
mecânica
em
energia
eléctrica
e
vice-­‐versa,
utilizando
um
simples
motor
eléctrico
(ou
gerador). A
"Flywheel"
tem
a
particularidade
de
manter
o
seu
movimento
por
muito
tempo,
e
daí
a
sua
grande
importância.
Tem,
por
conseguinte,
a
particularidade
de
"Conservar
a
Sua
Energia".
No
nosso
sistema
portanto
podemos
usar
uma
Flywheel
como
substituto
em
caso
de
falta
de
energia
nas
baterias
e
pouco
Hidrogenio
nas
garrafas.
Como
ter
um
gerador
sempre
a
funcionar
que
permite-­‐nos
Também
de
alimentar
a
casa

40. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
40
com
menos
componentes
de
installaçao,
e
poupando
no
custo
final
do
projeto.
Já
que
ainda
está
em
fase
de
desenvolvimento
vai
ser
dificil
dimensionar
um
sistema
com
uma
Flywheel,
ou
seja
cálculos
das
perdas,
dimensoes,
etc..,
e
portanto
vamos
pôr
esta
parte
Também
nas
melhorias
da
nossa
Casa.
2.3 Aquecimento/Arrefecimento
Casa
e
AQS
Depois
de
saber
como
vai
ser
o
nosso
sistema
de
produção
de
energia
electrica,
chegamos
na
parte
do
aquecimento/
arrefecimento
e
da
água
quente
sanitária(AQS)
da
casa.
Há
muitas
formas
de
tratar
este
assunto,
como
por
exemplo
o
solar
térmico
que
desfruta
a
energia
solar
para
o
processo
de
Aq/Arref
e
AQS,
mas
a
nossa
atenção
concentra-­‐se
no
uso
da
Geotermia
a
baixa
Entalpia.
Vamos
portanto
entender
como
realizar
este
Sistema
na
Nossa
Casa.

41. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
41
2.3.1
Sistema
Geotérmico
A
energia
geotérmica
usa
a
temperatura
constante
que
o
térreno
têm
todo
o
ano
para
aquecer
edifícios.
No
inverno,
o
calor
armazenado
no
solo
é
movido
no
interior
do
edifício
e
no
Verão,
o
processo
é
invertido,
o
edifício
calor
é
transferido
para
o
solo.
Esta
troca
de
calor
ocorre
através
da
bomba
de
calor
geotérmica
e
trocador
de
calor
enterrados.
Para
este
processo
devemos
usar
uma
bomba
de
calor
ligada
a
um
sistema
térmico
da
casa
que
no
nosso
caso
vai
ser
um
Piso
Radiante.
Primeira
coisa
será
calcular
a
necessidade
de
aquecimento,
de
arrefecimento
e
de
AQS.
Para
a
estação
de
aquecimento,
o
regulamento
define
que
o
comportamento
térmico
é
determinado
pelo
seguinte
conjunto
de
perdas
e
ganhos:
·
Perdas
de
calor
por
condução
através
da
envolvente
do
edifício
Estas
perdas
derivam
da
diferença
da
temperatura
interior
e
exterior
e
são
consideradas
como
envolvente
as
paredes,
cobertura,
pavimento
e
envidraçados.
Onde,
Qext
=perdas
de
calor
pela
envolvente
em
contacto
com
o
exterior
Qlna
=perdas
de
calor
pela
envolvente
em
contacto
com
locais
não
aquecidos
Qpe
=
perdas
de
calor
pelos
pavimentos
e
paredes
em
contacto
com
o
solo
Qpt
=
perdas
de
calor
pelas
pontes
térmicas
lineares
existentes
·
Perdas
de
calor
resultantes
da
renovação
de
ar
Estas
perdas
correspondem
à
renovação
de
ar
interior
por
unidade
de
tempo

42. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
42
Onde,
Rph
=
número
de
renovações
horárias
do
ar
interior
Ap
=
área
útil
de
pavimento
Pd
=
pé
direito
GD
=
número
de
graus-­‐dias
da
localidade
em
que
o
edifício
se
situa.
·
Ganhos
de
calor
úteis
Este
ganhos
são
resultado
dos
ganhos
brutos
internos
e
ganhos
solares
pelos
envidraçados
Onde,
η
=
factor
de
utilização
de
ganhos
térmicos
Qg
=
ganhos
térmicos
brutos
Este
factor
de
utilização
é
definido
pelo
regulamento
como
função
da
inércia
térmica
e
da
relação
entre
os
ganhos
totais
do
edifício
e
perdas
térmicas
totais.
Assim
as
necessidades
anuais
de
aquecimento
são
calculadas
por:
Para
o
arrefecimento
usamos
a
mesma
metodologia
que
do
aquecimento
tendo
atenção
ao
cálculo
dos
ganhos
solares
que
terão
de
ser
adaptados
às
condições
de
Verão,
isto
porque,
no
Inverno
não
provocam
sobreaquecimento
como
no
Verão.
Neste
caso,
dado
a
temperatura
média
exterior
ser
inferior
há
temperatura
interior
de
referência
a
renovação
de
ar
é
contabilizada
como
uma
perda.
As
necessidades
nominais
de
arrefecimento
são
calculadas
da
seguinte
maneira:

43. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
43
Onde,
Qg
=
ganhos
totais
brutos
η
=
factor
de
utilização
dos
ganhos
Apavimento
=
área
útil
de
pavimento
Este
ganhos
totais
brutos
consistem
na
soma
das
cargas
individuais
de
cada
componente
da
envolvente,
das
cargas
devidas
à
incidência
solar
nos
envidraçados,
das
cargas
devidas
à
renovação
de
ar
e
das
cargas
internas.
Os
ganhos
pela
envolvente
correspondem
à
soma
das
perdas
pela
envolvente
opaca
e
transparente,
provocadas
pela
diferença
de
temperatura
do
interior
e
do
exterior
e
dos
ganhos
solares
através
da
zona
opaca.
Os
ganhos
pelos
envidraçados,
renovação
de
ar
e
internos
são
calculados
da
mesma
maneira
nos
dois
métodos.
Enfim
o
cálculo
das
necessidades
de
energia
para
preparação
de
águas
quentes
sanitárias
é
feito
da
seguinte
maneira:
Onde,
Qa
=
energia
útil
despendida
com
sistemas
convencionais
de
preparação
de
AQS
ηa
=
eficiência
de
conversão
dos
sistemas
convencionais
Esolar
=
contribuição
de
sistemas
de
colectores
solares
para
aquecimento
de
AQS
Eren
=
contribuição
de
outras
energias
renováveis
Apavimento
=
área
útil
de
pavimento.
Uma
vez
calculadas
as
nossas
quantidades
necessaria
para
aquecimento,arrefecimento
e
AQS,
devemos
escolher
a
nossa
Bomba
de
Calor
Geotermica.
Para
isso
há
um
software,
PILESIM,
um
programa
de
simulação
dinâmica
para
avaliação
do
desempenho
térmico
de
sistemas
de
aquecimento
e/ou
arrefecimento
utilizando,
sistemas
energy
piles
ou
múltiplos
permutadores
de
calor
enterrados.
Define
Também
parâmetros relativos
às
necessidades
de
aquecimento
e
arrefecimento,
à
bomba
de
calor
e
máquina
de
frio.

44. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
44
Piso
Radiante
a
Água:
A
Climatização
Invisível
ou
vulgarmente
designada
de
Piso
Radiante
a
água,
é
um
sistema
que
consiste
numa
série
de
circuitos
de
tubagens
integradas
no
chão
ou
no
tecto,
através
das
quais
circula
água
à
temperatura
necessária
para
proporcionar
calor
ou
frio,
de
acordo
com
a
época
do
ano.
A
água
é
impulsionada
a
uma
temperatura
temperada
a
rondar
os
40ºC
no
inverno
e
os
16ºC
no
verão,
criando
um
ambiente
confortável
sem
movimento
de
ar.
Estimou-­‐se,
sempre
em
termo
padrão,
uma
area
de
160!!
,
com
4
pessoas,
que
ajuda-­‐nos
a
definir
as
necessidades
de
água
quente
estimadas
por
80litros
por
pessoa
por
dia,
que
permite
de
calcular
a
potência
calorifica
para
a
escolha
da
nossa
bomba
de
calor:
-­‐
Potência
Calorífica
Os
cálculos
começam-­‐se
com
a
seguinte
fórmula:
P=
ρ
x
c
x
Q
x
∆t

45. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
45
Sendo:
P
–
Potência
calorífica
(Kcal/h)
ρ
-­‐
Densidade
da
agia=
1
Kg/l
c
–
Calor
especifico
da
água
(1
Kcal/(Kg
ºC)
Q
–
Caudal
ou
volume
de
acumulação
a
aquecer
num
determinado
tempo
(l/h)
∆t
–
Diferença
detemperatura
da
água
na
entrada
e
de
acumulação
(ºC),
habitualmente
consideramos
entrada
a
10ºC
e
acumulação
a
60
ºC,
o
que
resulta
a
50
ºC
Nota:
Para
simplificação
dos
cálculos
trabalhamos
em
Kcal/h
e
então
no
final
passamos
a
Kw.
Exemplo
na
nossa
casa:
Para
um
depósito
de
acumulação
de
320
l
para
aquecer
numa
1,5
hora:
P
=
1
x
1
x(
320/1,5)
x
50
=
10
667
Kcal/h
=10667
x
0,0011628
=
12
Kw
Esta
potência
representa
o
calor
horário
necessário
que
o
permutador
terá
que
permitir
na
troca
de
calor.
Logo
a
nossa
Bomba
de
calor
será:
Bomba
de
calor
Geotermica
OCHSNER
-­‐
10-­‐60
KW

46. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
46
CAPÍTULO
3
-­‐
PRODUÇÃO
ÁGUA
3.1 “COMPLUVIUM
DO
MAR”
O
“Compluvium
do
mar”
é
uma
estrutura
módular
que
recolhe
água
da
chuva
e
água
do
mar
para
transforma-­‐las
em
água
potável.
Para
isso
são
utilizados
materiais
sustentáveis
que
irão
filtrar,
aquecer,
depurar
e
mineralizar
as
águas
tratadas.
Para
o
processo
de
dessalinização
da
água
do
mar,
o
Compluvium
do
Mar
usa
a
técnica
da
evaporação
para
uso
cívico
e
doméstico
com
ajuda
de
fontes
de
energia
renováveis
utilizadas
pelo
aquecimento
da
resistência
elétrica.
Além
da
dessalinização,
a
estrutura
recolhe
também
água
da
chuva
com
um
sistema
que
já
existia
na
antiga
Roma,
o
Compluvium-­‐Impluvium,
mas
modernizado
(em
vez
de
um
telhado
normal,
esta
estrutura
vai
ter
painéis
fotovoltaicos,
que
carregam
uma
bateria).
Podemos
dizer
que
este
sistema
e’
um
sistema
Hibrido
de
produção
de
água
potável.

47. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
47
3.1.2
FUNCIONAMENTO
A
água
da
chuva
passa
por
uma
conduta
constituída
por
vários
filtros,
para
depois
cair
dentro
de
um
tanque
(o
nosso
impluvium),e
depois
se
juntar
à
água
do
mar
dessalinizada.
Nesta
fase
vamos
ter
Água
Pura.
A
água
do
mar
entra
na
estrutura
através
de
um
sistema
de
bombagem
e
de
abertura/fecho
de
uma
válvula.
Quando
o
processo
arranca,
tudo
automatizado
com
sensores,
a
água
do
mar
passa
dentro
duma
placa
de
alumínio
(material
barato
e
com
ótima
condução
térmica)
com
a
forma
de
serpentina.
Esta
água
do
mar
vai
cair
num
tanque
(tanque
água
do
mar)
que
vai
ser
aquecido
com
uma
resistência
elétrica
até
chegar
à
temperatura
de
ebulição
e
passar
a
vapor,
para
depois
se
transformar
em
gotas
de
água
pura
que
se
vão
acumulando
no
tanque
de
água
pura.
O
ambiente,ou
câmara
em
cima
do
tanque
de
água
do
mar,
e’
composto
por
uma
estrutura
a
isolamento
térmico
para
nao
desperder
o
calor
nesse
espaço
e
o
material
que
foi
escolhido
e’
a
Espuma
elastomerica.
Na
figura
em
baixo
podemos
ver
melhor
a
estrutura
na
parte
do
lado.

48. ESTG
–
IPVC
HEIMA
|
Francesco
Campoli
|
ESER
48
3.1.3
AVALIAÇÃO
DOS
COMPONENTES
-­‐Tanque
Nº
1(Água
do
Mar):
Neste
tanque
entra
água
do
mar
com
um
sistema
de
bombagem
e
uma
válvula
que
automatizada
ira
escolher
o
tempo
de
fecho
ou
abertura.
A
dimensão
do
tanque
(capacidade
em
Litros)
varia
a
segunda
dos
requisitos
da
casa.
O
material
do
tanque
escolhido
e’
o
alumínio
com
uma
base
costituida
pelo
interno
do
material
Zeolito.
A
sua
vez
a
base
deste tanque
nº1
esta
apoiada
em
cima
duma
resistência
que
trabalhera
pelo
aquecimento
da
água.