Energia Solar - Aplicabilidade de Sistemas Fotovoltaicos em Aeroportos, Resumos de Sociedade e Meio Ambiente

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Instituto Federal de São Paulo - IFSP

Energia Solar

PCCMA - CONSTRUÇÕES E MEIO AMBIENTE

Professores: Prof. José Carlos Gasparin Prof. Omar Ayub São Paulo 2021

Autores: Grupo Energia Solar Arq. Adriana Bianchi Belique Eng. Daniel Agra Eng. Fabio Eiji Ogata Nakamura Eng. Sidnei Teruo Miyagi

1 Introdução

2 Conceitos Gerais

3 Aplicabilidade de Sistemas Fotovoltaicos em Aeroportos

Os aeroportos brasileiros são instalações com grande consumo de energia e vastas dimensões territoriais com áreas sem grandes obstáculos. No Brasil, existem diversos aeroportos públicos (nas esferas federais, estaduais e municipais), e estes são locais de vastas dimensões, ao ar livre, com alto consumo energético e com reduzida interferência de obstáculos e sombreamento. Segundo dados da Infraero (2013), empresa instituída com a finalidade de implantar, administrar, operar e explorar industrial e comercialmente a infraestrutura aeroportuária, a empresa administra 55 aeroportos, tem sociedade em outros seis, gerencia 31 terminais de cargas e 1 04 Estações de Prestação de Serviços de Telecomunicações e Tráfego Aéreo (EPTAs). A construção modular de um sistema fotovoltaico também facilita sua instalação nos aeroportos, em locais não utilizados para a aviação ou como área comercial. A energia fotovoltaica, além de ser renovável, gera energia para ser consumida no próprio local de produção, evitando despesas com a transmissão e distribuição, suprindo parcela da demanda de energia dos sítios aeroportuários e, dependendo do porte da instalação, até as propriedades do entorno. Para a operação dos aeroportos há um consumo de grandes quantidades de recursos naturais e a energia elétrica é um dos recursos fundamentais. Os aeroportos são localidades com grande dimensão territorial que incluem, geralmente, os seguintes tipos de instalações: pistas de pouso e decolagem, terminais de passageiros, seção contra incêndio, torre de controle, prédios administrativos, hangares, entre outros. Segundo Infraero (2013), a área de

alguns dos aeroportos mais movimentados do Brasil pode ser observada no Quadro 1. Quadro 1- Dimensões de alguns aeroportos do Brasil Fonte: Adaptado de Infraero (2013). Das áreas totais apresentadas no Quadro 1, existem áreas desocupadas que podem ser utilizadas para abrigar um ou diversos sistemas de geração de energia através do sol. Podem ser integradas nas coberturas das edificações (terminais de passageiros, hangares, entre outros) ou montados no solo com o auxílio de estruturas de suporte. Considerando o aspecto ambiental, a instalação de um sistema de geração solar de energia, visível aos passageiros, demonstra um comprometimento com a sustentabilidade e a preocupação com o esgotamento dos recursos naturais. Os terminais de passageiros movimentam milhões de pessoas e revela que os aeroportos estão no campo de visão dos usuários e suas infraestruturas são amplamente utilizadas. Portanto, iniciativas sustentáveis atingiriam uma grande quantidade de pessoas e podem elevar o valor da marca no mercado de negócios, configurando como uma ferramenta estratégica de grande importância. Segundo Lopes e Pacagnan (2014), o marketing verde é determinante para melhoria na imagem e reputação da empresa.

de objetos fixos e/ou móveis, sendo assim considerados obstáculos às aeronaves. Em determinadas áreas especificadas no regulamento, o posicionamento de estruturas e determinadas atividades são restritas ou mesmo proibidas como, por exemplo, na Zona Livre de Obstáculos ou Obstacle Free Zone (OFZ), Área de Segurança de Fim de Pista ou Runway End Safety Area (RESA), entre outras delimitações próximas a pista de pouso e decolagem (PPD). Há também certas delimitações distantes da PPD que também restringem o posicionamento de estruturas. A Organização da Aviação Civil Internacional (OACI) é a agência especializada das Nações Unidas responsável pela promoção do desenvolvimento seguro e ordenado da aviação civil mundial, por meio do estabelecimento de normas e regulamentos necessários para a segurança, eficiência e regularidade aéreas, bem como para a proteção ambiental da aviação. Conforme Santos e Müller (2014), a OACI estipulou nos aeródromos uma superfície imaginária denominada Superfície de Segmento Visual ou Visual Segment Surface (VSS), restringindo qualquer objeto, natural ou artificial, que se estenda acima dessa superfície, tornando-se um obstáculo a aviação. Tais superfícies imaginárias se estendem a partir da pista de pouso e decolagem e refletem a trajetória de voo da aeronave, incluindo procedimentos atípicos que podem ser realizados em determinadas circunstância. Desta maneira, uma avaliação minuciosa do local de instalação do sistema fotovoltaico deve ser realizada, considerando os regulamentos e recomendações das autoridades da aviação civil, para que o projeto não se inviabilize por constituir um obstáculo, tanto dentro dos limites do aeroporto quanto em seu entorno. 3.1.3 Reflexibilidade dos Módulos O módulo fotovoltaico tem a característica de absorver a radiação solar, porém uma parcela desta radiação é refletida pelas superfícies dos módulos, inclusive ocasionado perdas no processo de conversão em energia elétrica. Os fabricantes de módulos fotovoltaicos sempre buscam utilizar materiais visando

maximizar a absorção e minimizar a reflexão, aumentando o rendimento dos equipamentos (ASSUNÇÃO, 2014). A reflexão da luz solar pode causar irritação e até mesmo cegueira nos olhos humanos. Devido a tal fato, deve-se avaliar o nível de influência (duração e intensidade) da reflexão dos módulos fotovoltaicos instalados em aeroportos, visando garantir a segurança do voo. A Figura 8 apresenta um comparativo de reflexão da luz incidentes em superfícies geralmente presentes em sítios aeroportuários. Figura 8 – Comparativo de reflexão da luz em diversas superfícies Fonte: Solar Choice (2013). Observa-se que o painel solar possui um índice de reflexão menor que as florestas, grama e água, superfícies bem comuns nos aeroportos brasileiros. O transtorno ocasionado pela reflexão é geralmente reduzido em sistemas fotovoltaicos com módulos fabricados com propriedades anti-reflexivas. 3.1.4 Interferência nos Sistemas de Comunicação A interferência na comunicação pode ocorrer quando algum outro sistema causa impacto negativo no sistema de radar, nos equipamentos de auxílio ao voo, de controle do espaço aéreo e em outros sistemas de transmissão de

Os aeroportos têm como função primordial servir a sociedade e proporcionar transporte aéreo, confiável e seguro, para a população. Qualquer outra atividade exercida no aeroporto deve adequar-se a este objetivo primário. Um sistema fotovoltaico de geração de energia pode ser implementado em qualquer área disponível, livre de interferência na incidência direta da radiação solar sobre os módulos. Os aeroportos são grandes consumidores de energia e dotados de vastas dimensões, geralmente com áreas sem previsão de utilização para outros fins, propícios para a instalação de sistemas fotovoltaicos. A construção e/ou ampliação de um sistema fotovoltaico é relativamente simples considerando sua característica e associação modular. Contudo, a área disponível é um fator primordial no planejamento da instalação e limita o número de módulos instalados. O Quadro 2 apresenta as potências médias por unidade de área de várias tecnologias de construção dos módulos. Com o objetivo de reduzir os custos do projeto é importante observar a proximidade do sistema fotovoltaico com o ponto de medição de energia, evitando uma excessiva interferência na infraestrutura como perfuração, escavação, cabeamento, entre outras despesas. Quando integrado a um dispositivo de armazenamento de energia, os módulos fotovoltaicos possibilitam o fornecimento de energia em locais remotos, sem necessidade de grandes obras civis e sem interferência na operacionalidade do aeroporto. 3.2.1 Instalação de Sistemas Fotovoltaicos em Coberturas As coberturas de edificações são locais propícios para a instalação de módulos fotovoltaicos por apresentar área, geralmente, livre de obstáculos para a incidência solar direta e com estruturas que auxiliam a fixação dos equipamentos, reduzindo os custos de instalação. As instalações em cobertura recebem sistemas de pequeno e médio porte, pois são locais de área limitada e, também, são locais selecionados quando o aeroporto não possui área livre disponível ou quando o porte do projeto não é significativamente grande. Para este tipo de instalação, é necessário certificar que a estrutura seja capaz de sustentar a carga adicional dos módulos, avaliar se a fixação suporta a incidência dos ventos e do jet blast (fenômeno da forte movimentação do ar produzida pelos motores de aeronaves a jato, particularmente, nos procedimentos de pouso e

decolagem). O Jet Blast, segundo Silva (2012), pode causar danos as estruturas e impactar a erosão do solo devido à pressão e vibração oriunda da movimentação do ar. As edificações, por possuírem infraestrutura elétrica, tem custos reduzidos para uma eventual conexão com a rede de energia local. Cada tipo de cobertura deve ser tratado de forma exclusiva. O conector do Aeroporto Santos Dumont, por exemplo, estrutura que fornece acesso as pontes de embarque (Figura 12), é construído em vidro. Tal estrutura pode não suportar uma carga considerável de uma grande quantidade de módulos fotovoltaicos. Módulos de filme fino, apesar da reduzida eficiência, apresentam como uma alternativa para tais estruturas, considerando que são equipamentos leves em relação aos módulos de silício cristalino. Figura 12 – Conector do Aeroporto Santos Dumont Fonte: Figueiredo Ferraz (2008). 3.2.2 Instalação de Sistemas Fotovoltaicos no Solo Os módulos fotovoltaicos instalados no solo, geralmente uniforme e em grandes dimensões nos aeroportos, tem algumas características distintas das instalações em coberturas. As instalações em solo são mais adequadas quando o sistema fotovoltaico é de grande porte. Previamente, deve ser realizado um estudo técnico do solo através de procedimentos específicos como, por exemplo, sondagens. Tais avalições são necessárias para verificar o tipo de estrutura e de fundação que será utilizada para sustentar os módulos.

Fonte: Elaborado pelo autor. O referido equipamento é composto de células fotovoltaicas compactas, de alta eficiência, possui reduzida necessidade de manutenção, acionamento remoto, bateria de longa duração, controle automático de luminosidade, sistema de seguimento solar, entre outras funcionalidades. Aplicações incluem: balizamento de taxiways, iluminação de emergência para aeródromos, balizamento de helipontos, iluminação de barricada para reforma, construção de pistas e iluminação de obstrução. Para um empreendimento novo, o equipamento se apresenta como uma ótima alternativa devido a sua facilidade de instalação, independente de cabeamento, infraestrutura elétrica, fornecimento de energia da concessionária local e obra civil. Outra aplicação de energia fotovoltaica são os postes autônomos de iluminação constituídos de um ou mais módulos fotovoltaicos, de forma a fornecer energia apenas para as lâmpadas instaladas no próprio poste. Esses são utilizados também em rodovias, supermercados, shopping centers, entre outros.

São isolados da rede elétrica e as cargas são alimentadas no período noturno por uma bateria acoplada, carregada durante o dia, no período de irradiação solar. 3.3 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS EM AEROPORTOS NO MUNDO A utilização de espaços ociosos para implantação de sistemas fotovoltaicos em aeroportos já é uma realidade mundo afora. A seguir, são apresentados alguns casos de sucesso da instalação destes sistemas em aeroportos. 3.3.1 Aeroporto Internacional de Indianápolis (EUA) O sistema fotovoltaico do Aeroporto Internacional de Indianápolis, localizado nos Estados Unidos, possui a quantia de 41 mil módulos que, segundo Mack (2014), possuem capacidade de atender aproximadamente 1. residências americanas por ano. A fazenda solar ocupa uma área de 3.267. m² conforme pode ser visto na Figura 18. Figura 18 – Módulos instalados no Aeroporto Internacional de Indianapólis nos Estados Unidos. Fonte: Energy, Technology & Policy (2013). 3.3.2 Aeroporto Internacional de Düsseldorf (Alemanha) O Aeroporto Internacional de Düsseldorf, na Alemanha, implantou uma usina fotovoltaica de 8.400 módulos com capacidade de gerar 2 MW de energia por ano, capaz de abastecer 600 residências com 4 pessoas na cidade de Düsseldorf (PERRY, 2011).

casas típicas de Denver por ano e, também, evitam a emissão de 11. toneladas de gases de efeito estufa no mesmo período. Figura 21 – Painéis instalados no Aeroporto Internacional de Denver, nos Estados Unidos Fonte: U.S. Department of Energy (2015). 3.3.5 Aeroporto Internacional de Cibao (República Dominicana) O Aeroporto Internacional de Cibao, na República Dominicana, é equipado com um sistema fotovoltaico constituído de 5.880 módulos que, segundo Hall (2013), geram 193.000 kWh por mês, correspondendo a metade da demanda energética do Aeroporto. Figura 22 – Painéis instalados no Aeroporto Internacional de Cibao, na República Dominicana

Fonte: Business Wire (2013). 3.3.6 Aeroporto Internacional de Cochin (Índia) Conforme destaca Menon (2015), após instalar um projeto piloto de 400 módulos fotovoltaicos em uma cobertura, o Aeroporto Internacional de Cochin, na Índia, implantou uma usina de 46.150 módulos em uma área de 182.109 m² próximo ao terminal de carga, tornando-se em 2015, o primeiro aeroporto no mundo funcionando completamente através de energia solar, sendo, portanto, autossuficiente em energia. Figura 23 - Painéis instalados no Aeroporto Internacional de Cochin, na Índia

4 Estudo de Caso

5 Conclusão

Desse modo, a implantação de sistemas fotovoltaicos integrados às propriedades públicas é essencial para contribuir para a redução de despesas e a dependência de outras fontes de geração, contribuindo ainda para o meio ambiente ao produzir energia limpa, renovável e sem emissão de poluentes.