Inovação incremental: implementação de carregadores fotovoltaicos nas estações de ônibus Inthegra de Teresina-Piauí

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ARTIGO ORIGINAL 

BACELAR, Dandara Scarlet Sousa Gomes [1], BRAGA, Wellington Sousa Prata [2], BACELAR, Lucas Marques [3]

BACELAR, Dandara Scarlet Sousa Gomes. BRAGA, Wellington Sousa Prata. BACELAR, Lucas Marques. Inovação incremental: implementação de carregadores fotovoltaicos nas estações de ônibus Inthegra de Teresina-Piauí. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 06, Vol. ,08 pp. 143-158. Junho de 2019. ISSN: 2448-0959

RESUMO

A inovação incremental nada mais é do que o processo de melhoria de algo já existente, seguindo esta premissa, o presente artigo visa o desenvolvimento de um carregador solar, de baixo custo para a população usuária dos terminais de ônibus da cidade de Teresina – Piauí, demonstrando assim a importância do uso das energias renováveis como alternativa mais adequada e menos agressora ao meio ambiente; trazendo avanços sem modificar drasticamente a forma como tais pessoas estão acostumadas a recarregar seus aparelhos.

Palavras chave: carregador solar, energia limpa, renováveis.

1. INTRODUÇÃO

A inovação está presente em todas as sociedades, confunde-se quem pensa que ela está inserida somente no contexto de produção de novas ideias, ela não se restringe ao novo, mas também a adaptação, aperfeiçoamento de algo já inserido entre nós; tanto os processos, quanto produtos, estão constantemente sendo recriados seguindo a mudança do mundo. Existindo a capacidade de ir além do mais do mesmo, alinhada a visão e necessidade de mudar o meio, agregando todo tipo de valor; há uma inovação.

De acordo com ANEEL (Agência de Energia Elétrica) a geração e distribuição tanto em micro quanto em mini centros de inovação quando contribui financeiro, social e sustentavelmente, são de grande valia, vistas como uma grande inovação do setor de energia do Brasil.

O presente termo não é algo recente, remete-se ainda ao período da Idade Média, os artistas da renascença italiana em meados do século XV e XVI já expressavam tal ideia em suas obras; assim como no período que começara a eclodir a Revolução Industrial em alguns países europeus, vindo a ser algo bem mais presente já no século XX quando ocorreu a chamada Revolução das tecnociências, fazendo assim que sua discussão alcançasse uma grande escala e se desenvolvesse como nunca antes visto.

A ideia pode ser tanto inédita quanto relacionada a uma nova forma de uso de algo já existente, mas, que ao mesmo tempo que acrescentam, são novas num determinado contexto de uso e pensamento, gerando valor no nicho inserido, de forma de rendimentos, cultural, social e científico. Porém, ressalta-se que sua análise deve sempre primar por um contexto em si, pois, o que pode ser inovação na área de alimentos, pode não ser na área da saúde.

Segundo pesquisas mais recentes, o número de usuários de telefonia celular no Brasil alcançou o patamar de 138 milhões, observando tais dados, juntamente com o fato do clima da capital do Piauí ser bastante quente e ensolarada durante todo o ano, surgiu a ideia da implantação de carregadores solares nas estações dos terminais de ônibus da cidade, os mesmos, já possuem uma estrutura relativamente confortável a seus usuários, com energia, ar condicionados e locais com assentos, porém, agregar mais um item a este espaço, trará ainda mais conforto e solução de uma necessidade tão presente nos dias atuais.

A energia solar não causa poluição no seu período de utilização; a potencia dos mesmos vem aumentando ao longo dos anos, assim como a redução do custo e a manutenção quanto na energia elétrica, a mesmo funciona de pronto nos locais mais remotos, sendo assim, uma ótima opção não só para a cidade, como para os interiores.

2. CIDADE DE TERESINA/PIAUÍ

Teresina é a capital do estado do Piauí, fundada em 16 de agosto de 1852, é uma cidade de clima tropical, possui área de aproximadamente 1.391,981 km2, com uma população de 841.442 hab, e, encontra-se na oitava posição do IDH( Índice de Desenvolvimento Humano) comparada as demais capitais da região nordeste, segundo dados mais recentes do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ). A cidade desenvolveu-se através da navegação fluvial, devido ser banhada por rios.

Figura l – Mapa: Teresina – Piauí

Fonte: Wikipédia

Localizada na região meio-norte , Teresina destaca-se muito no setor de eventos, possuindo um turismo muito forte nesta área, é relativamente prospera, possui reconhecidamente um setor de serviços desenvolvido e ativo, relações fortes de comércio e educação de alto nível, sendo premiada inúmeras vezes nas olimpíadas de matemática e português das escolas públicas; a cidade também é reconhecidamente como um grande polo de saúde, recebendo pacientes de vários estados do nordeste todos os dias.

2.1 CLIMA – INCIDÊNCIA DE ENERGIA SOLAR

Na cidade o clima é eminentemente seco ao longo de todo o ano, com intensa precipitação quente, sendo considerada por vezes, escaldante. O município conta com uma temperatura média de 27 °C e raramente apresenta a mínima de 22 °C, compõe também máximas de até 40 °C, possuindo uma sensação térmica considerada alta em comparação com algumas capitais do nordeste.

Figura 2 – Horas de Luz Solar e Crepúsculo

Fonte: Weather Spark

O dia na cidade não possui grande variação em relação as demais do Brasil, em alguns casos dura para mais e para menos de 25 minutos, na maioria das vezes a incidência solar é de 12 horas diárias; o que a faz ser mais propensa ainda no que concerne a implantação de carregadores movidos á energia solar nas estações de ônibus espalhadas por toda a capital.

Figura 3 – Média Diária de Energia Solar de Ondas Curtas Incidentes

Fonte: Weather Spark

A figura 3 demonstra a incidência de energia solar em Teresina durante todo o ano, percebe-se assim as ondas curtas que atingem a superfície, incluindo a radiação visível e ultravioleta. A energia proveniente das ondas curtas diárias varia conforme a sazonalidade moderada nesta região.

O período de maior incidência acomete a cidade entre agosto e novembro, com uma incidência aproximada 6,6 kWh, podendo chegar a  7,1 kWh no período de setembro. Durante fevereiro á maio, a incidência solar reduz para 5,2 kWh podendo chegar a 4,7 kWh em uma única data de abril; tais dados reforçam ainda mais a Teresina com uma cidade perfeita para o uso de tecnologia solar, não só no que este artigo propõe, mas para tornar-se sustentável como um todo.

2.2 ESTAÇÕES DE ÔNIBUS INTHEGRA TERESINA

Figura 4 – Funcionamento do Sistema INTHEGRA Teresina

Fonte: INTHEGRA Teresina

As estações de ônibus INTHEGRA fazem parte de um conjunto de melhorias propostas pela prefeitura municipal de Teresina, visando dirimir os problemas de locomoção urbana, propondo a criação de infraestruturas adequadas para a população aguardar o transporte coletivo. Assim, ocorreu uma mudança drástica na forma de se utilizar os ônibus urbanos.

As linhas alimentadoras realizam a interligação entre as paradas finais de determinado bairro aos terminais; enquanto que as linhas interterminais visam a ligação entres os terminais e por fim, as linhas troncais fazem a ligação entre terminais ao centro da cidade.

Propõe-se o uso de um único bilhete para se deslocar entre as linhas alimentadoras e troncais num período determinado de tempo, sem precisar pagar passagem para cada transporte utilizado pelo usuário, pois oferece também linhas interterminais; a prefeitura buscou inovar com o uso de cartão eletrônico para o mesmo, oferecendo pontos de recarga de créditos no local e espaço para estacionar bicicletas.

Também implantou em conjunto com as estações-terminais sistemas eletrônicos e sonoros para que os pedestres possam solicitar a travessia nas pistas após descer do transporte coletivo ou quando for buscar adentrar ao local para realizar a integração, o sistema é dotado de um botão para acionamento do usuário.

O INTHEGRA assegura uma divisão organizada de percursos para que os transportes ocorram com maior frequência nas várias regiões predefinidas, reduzindo assim a espera e oferecendo uma frota troncal mais atual, com um tempo de estadia nas plataformas de 15 á 30 minutos.

O local se apresenta da seguinte forma no seu interior:

Figura 5: Estação de Embarque e Desembarque de Passageiros

Fonte: INTHEGRA Teresina

O sistema abrange todos os pontos principais da cidade, divididos em terminais e estações de linhas alimentadoras, troncais, terminais, dispondo da mesma característica acima citada; seguem as rotas e pontos estruturais do INTHEGRA:

Figura 6 – Rotas do Sistema de Transporte

Fonte: INTHEGRA Teresina

O sistema de integração proposto e implantado na cidade ainda propõe a utilização de aplicativos pelos usuários para que possam ter uma maior informação acerca dos horários dos transportes coletivos nos terminais e respectivas estações, assim, percebe-se ainda mais como o oferecimento do serviço de carregamento solar vai agregar de forma significativa o sistema de transporte.

3. A ENERGIA SOLAR

A radiação solar que atinge a terra é de 1353 W/m², e após ser filtrada pela atmosfera ela resulta em 1000 W/m², ou 1 Sol. A partir disto podemos calcular quanta energia que o planeta recebe do sol, considerando o raio da Terra de 6.378,1 km, e a radiação instantânea que atinge a seção plana do planeta, de 1,278×1017 W (adaptado de RÜTHER, 2004). Isso só demonstra o potencial para se dar preferência pelo uso de energia solar na geração de eletricidade. Segue abaixo, um panorama da radiação solar média:

Figura 7 – Mapa de Radiação solar no plano inclinado média anual

Fonte: PEREIRA et al., 2006

Segundo a ANEEL (2005), o usufruto de tal meio energético pode beneficiar o que concerne á iluminação pública, calefação de fluidos e recintos, até mesmo na geração de vigor mecânico, sendo grande manancial de energia. Sua utilidade é inúmera, reforçando neste trabalho, a conversão desta através por meio de materiais voltados para tal, favorecendo termoeletricamente e fotovoltaicamente.

Seguindo o que ABSOLAR(2016) reforça, tal utilização impulsiona a drástica redução no tocante a emissão de gases, partículas prejudiciais, e nos números de água antes empregadas na geração de energia elétrica.

O termo fotovoltaico evidenciou-se quando Edmond Becquerel descobriu o emprego desta forma de uso energético; o mesmo iniciou sua descoberta realizando a conversão dos fotóns advindos da luz do sol através das chamadas células solares, se utilizando de silício junto a fabricação dessas células, assim, ele gerou esse novo meio de energia, evidenciando a menor agressão ao meio ambiente, a radiação solar antes vilã, é de suma importância, se pensarmos a longo prazo, pois os recursos terrenos são sim, esgotáveis.

Ressalta-se que no Brasil a utilização da energia solar ainda não é muito grande, pois o país emprega fonte energética em sua maioria renovável, especialmente, a hidráulica. Devido sua localização e tropicalidade, o Brasil tem condições muito propicias para que seja um grande gerador de energia solar, poderia ter uma autossuficiência de alto nível, se pensado em suas grandes reservas de quartzo, a incidência dos raios ultravioletas, altos níveis de insolação; segundo EPE(2012), o país poderia produzir silício puríssimos, células solares e módulos de qualidade, adquirindo também, força competitiva diante dos grandes produtores europeus.

No país a energia elétrica advém de um percentual de 77% de geração por hidrelétricas, seguida do uso de extração de biomassa, importação e por fim, dos derivados fósseis, como pode ser acompanhada na figura abaixo:

Figura 8 – Estrutura da oferta interna de energia elétrica no Brasil

Fonte: EPE (2008)

4. CARREGADOR FOTOVOLTAICO PARA APARELHO CELULAR

A energia solar advém do sol, sendo utilizada a partir do momento em que a mesma é captada por painéis solares, painéis estes, constituídos por células fotovoltaicas, podendo ser utilizada tanto na geração de energia elétrica quanto mecânica.

Tal instalação possui uma abrangência muito grande, pois todo trabalho deve ser acompanhado e trabalhado desde o emprego dos módulos de geração até o tipo e forma de utilização das fiações que ligarão os sistemas, quando a mesma é interligada a rede elétrica tem-se como materiais base, os painéis, fiações, sistemas de conversão, em especifico o CC-CA, além das proteções e conexões.

Enquanto ocorre a translação em derredor ao sol, incide sobre a terra aproximadamente 1410 W/m²(watt por metro quadrado), destes, 19% tem a absorção pela atmosfera e outros 35% tem reflexão pelas nuvens. O tipo de utilização da energia solar abordada no presente artigo é a energia solar fotovoltaica, primando pela conversão direta da luz na cidade de Teresina em eletricidade. Todo o processo tanto de geração quanto de captação liga-se diretamente ao efeito fotovoltaico, como previsto em 1893 pelo estudioso francês Alexandre-Edmond Becquerel; ele consiste na conversão da energia chamada luminosa após ser captada por materiais semicondutores em energia elétrica; partindo desta premissa é que os painéis solares entram em produção possuindo na sua formação as células fotovoltaicas agindo como semicondutores transformadores, surgindo assim, uma corrente com capacidade de circulação dentro de um circuito externo.

Na busca de oferecer uma ideia de baixo custo, testou-se um protótipo idealizado pelo Prof.Marlon Nardi com os seguintes itens:

Figura 9 – Lista de Materiais

Fonte: Prof. Marlon Nardi

Após adquirir o material, o sistema embrionário ficou da seguinte forma:

Figura 10 – Carregador Solar

Fonte: Prof. Marlon Nardi

O projeto tem viabilidade quando pensado no valor gasto com os materiais e a simplicidade para sua criação, porém, ressalta-se que o mesmo é um protótipo inicial, sujeito a teste mais específicos e melhorias no decorrer do processo, necessitando de uma boa cooperação técnica entre prefeitura e parceiros neste desenvolvimento. A figura abaixo, demonstra como os transeuntes utilizariam tal ferramenta nas paradas de ônibus de Teresina – Piauí:

Figura 11 – Simulação do Uso do Carregador Fotovoltaico nas Paradas Inthegra

Fonte: Site GauchaZh

Ocorrendo a conexão dos cabos Usb dos celulares dos passageiros nas entradas(Conectores USB Fêmeas) disponibilizadas e acopladas ao sistema de energia solar, ocorreria o carregamento dos aparelhos eletrônicos dos mesmos.

5. CONCLUSÃO

O protótipo apresentado é de baixo custo, após testes, pode-se concluir que o mesmo apresenta eficácia, pois é viável no que concerne à alimentação de celulares nos terminais e estações do INTHEGRA Teresina ; devido ao uso de painéis solares estar a cada dia mais em evidência e em constante melhoria, seu valor tende a estabilizar-se; nesse quesito reforça-se sua viabilidade, assim como o clima da cidade ser favorável ao seu uso.

O mesmo pode ter mais qualidade e durabilidade ao se adicionar mais painéis, reestruturação do sistema, reposicionamento nos locais propostos; ao investir-se no modo paralelo, a capacidade de conectar vários aparelhos num mesmo sistema tende a aumentar. O investimento para a montagem girou no valor de R$ 50,00(cinquenta reais), mais do que satisfatório, quando pensada na proposta de baixo custo, pois, mesmo com seu aperfeiçoamento, o valor não será relativamente muito alto.

A disposição de tal funcionalidade contribui para a conscientização dos usuários de transporte coletivo da cidade terem mais conhecimento acerca da qualidade das energias limpas, incentivando assim, a curiosidade do público e disseminando a ideia de sustentabilidade.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABSOLAR, Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR). Geração Distribuída Solar Fotovoltaica. Encontro Nacional dos Agentes do Setor Elétrico – ENASE. Rio de Janeiro, 2016

ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. Atlas da Energia Elétrica do Brasil. Brasília – DF, 2005. 2ª Edição.

ANEEL, Resolução Normativa 482. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br>. Acesso em: 29 nov.2018.

EPE, Balanço energético Nacional 2008: Ano base 2007. Ministério de Minas e Energia, 2008.

EPE, Empresa de Pesquisa Energética. Análise da Inserção da Geração Solar na Matriz Elétrica Brasileira. Rio de Janeiro, maio/2012.

FARRET, Félix Alberto. Aproveitamento de Pequenas Fontes de Energia Elétrica. 2. ed. 2010.

GAUCHA, Energia Solar e Entradas USB – Como funciona a parada de ônibus sustentável. Disponivel em : <https://gauchazh.clicrbs.com.br/porto-alegre/noticia/2018/03/energia-solar-e-entrada-usb-como-funciona-a-parada-de-onibus-sustentavel-no-parcao-cjf8ukj9q00ya01phxny5bakv.html>. Acesso em 03.junho.2019

INTHEGRA TERESINA, Inthegra Teresina. Disponível em:< http://www.inthegrateresina.com.br/. Acesso em: 30 nov.2018

MARLON NARDI, Como Fazer um Carregador Solar. Disponível em:< https://www.marlonnardi.com/p/como-fazer-um-carregador-solar-para.html. Acesso em: 30 nov.2018

PEREIRA, E. B.; MARTINS, F. R.; ABREU, S. L. D.; RÜTHER, R. Atlas brasileiro de energia solar: INPE. São José dos Campos, 2006.

RÜTHER, R.; TAMIZH-MANI, G.; CUETO, J. D.; ADELSTEIN, J.; MONTENEGRO, A. A.; ROEDEM, B. V. Performance test of amorphous silicon modules in different climates: higher minimum operating temperatures lead to higher performance levels: 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion. Osaka, Japão, 2003.

TUDO CELULAR, Pesquisa Revela Indice de Uso de Smartphones no Brasil. Disponível em:< https://www.tudocelular.com/android/noticias/n120658/Pesquisa-revela-indice-uso-smartphones-brasil.html. Acesso em: 29 nov.2018

WEATHER SPARK, Condições Meteorológicas Médias de Teresina. Disponível em:< https://pt.weatherspark.com/y/30735/Clima-caracter%C3%ADstico-em-Teresina-Brasil-durante-o-ano#Sections-Sun. Acesso em: 30 nov.2018

WIKIPÉDIA, Teresina . Disponível em:< https://pt.wikipedia.org/wiki/Teresina. Acesso em: 30 nov.2018

[1] Discente De Análise E Desenvolvimento De Sistemas Pela Universidade Paulista; Discente De Letras Vernáculas Pela Universidade Federal Do Piauí.

[2] Discente Em Engenharia Mecânica Pela Universidade De Fortaleza.

[3] Discente De Ciências Econômica Pela Universidade Federal Do Piauí; Discente Do Curso Técnico Em Administração Pelo IFPI.

Enviado: Novembro, 2018.

Aprovado: Junho, 2019.

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