Eficiência energética - início/rascunho

Eficiência Energética
 
Muito se diz sobre eficiência energética, porem muito pouco conhecimento é disseminado a cerca deste assunto que é tão importante do ponto de vista macroeconômico quanto do ponto de vista micro, do bolso de cada um! Assim, o objetivo aqui é discutir um pouco sobre o tema, fazendo é claro, um link com o aquarismo.
 
Começando com uma definição geral, a eficiência pode ser definida com uma razão da quantidade de resultado pelo que foi investido com o objetivo de chegar nesse resultado. Por exemplo, para se fazer 10 km, um carro pode gastar 1 litro de gasolina e um outro 2 litros, neste caso teremos a razão em km/l para definir a eficiência para se alcançar o resultado. Deve-se lembrar que eficiência é diferente de consumo, um bom exemplo para mostrar isso é a tabela da inmetro para chuveiros elétricos. Apesar de existirem diversas categorias de consumo, a eficiência é rigorosamente a mesma, já que o método utilizado é o mesmo ( ver figura 1).
 
(Falta o upload da figura)
Figura 1 : Tabela de consumo de energia elétrica em chuveiros elétricos
Fonte; http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pbe/chuveiro.pdf
 
À Seguir, iremos dividir a discussão em 4 partes. A primeira delas, o mais óbvio e menos comentado, a eficiência no aquecimento do aquário. A segunda, como não poderia deixar de ser, será relacionado ao resfriamento, seguindo-se a terceira, sobre iluminação e uma última relacionada ao bombeamento.
 
 
1.    Eficiência energética no aquecimento.
 
No Brasil, principalmente no aquarismo de água doce de peixes tropicais, uma boa parte do custo em energia advém do uso de aquecedores, sendo que na massiva maioria dos casos o método de aquecimento utilizado é o aquecimento por resistência elétrica.
 
O objetivo do aquecimento é manter a temperatura da água em um patamar suficiente para a vida dos organismos presentes no aquário. Sendo assim, a eficiência poderia ser vista neste caso como a energia utilizada para se manter a temperatura da água neste patamar. Existem duas variáveis que podem ser controladas para conseguir tal resultado, sendo estas a perda de energia do aquário e a inserção da mesma.
 
1.1.Perda de energia térmica do aquário
 
Sobre esta variável, podemos dizer que o aquário na maioria dos casos é composto por um paralelepípedo, com 5 faces em vidro e uma sexta face (a tampa) que pode estar com ou sem vidro. Neste caso, considera-se que existem 2 grandes formas de perda de energia, a primeira delas é a perda de energia por condução e convecção, que é a perda de energia da água quente, através do vidro que transfere calor ao ar mais frio, a segunda forma é evaporativa, a água que é perdida na forma de vapor elva consigo bastante energia. Considerando as duas formas, existem alguns procedimentos que podemos executar para aumentar a eficicácia do nosso esforço financeiro em manter a temperatura da água.
 
1.1.1.    A primeira delas é diminuir a perda por condução e convecção, grandes aliados que temos para isso são os isolantes térmicos. Um exemplo é o conhecidíssimo isopor, que inclusive já recobre uma das faces da maioria dos aquários (o fundo), recobrindo as faces que não tem valor ornamental, como por exemplo o lado do aquário que está encostado a uma parede, você consegue economizar um pouco.
 
1.1.2.    A perda de energia por evaporação é muitas vezes ignorada, mas pode ser percebido e calculado com base na quantidade de água reposta no aquário. Uma vez que a energia que a água absorve para evaporar (calor latente de vaporização) é de aproximadamente 600 kcal/litro, isso quer dizer que a cada litro de água reposta no aquário por evaporação, você gastou 0,7 kWh. Uma tampa no aquário e no sump, quando existente, pode ajudar a economizar um pouco de dinheiro.
 
1.2.Injeção de energia termica no aquário
 
Agora, discutida a perda de energia, é hora de discutir as formas de se repor esta energia perdida no aquário. Hoje, aqui no Brasil, a grande maioria das formas de aquecimento instaladas em nossos aquários são baseadas em aquecimento elétrico por efeito de resistência elétrica, porém existem outros métodos (muitos deles não viáveis em escala residencial) que podem ser estudados também. São eles a bomba de calor, o efeito Peltier, a queima de um combustível e energia solar. Nos itens à seguir serão apresentados cada um destes equipamentos.
 
1.2.1.    Resistência Elétrica
 
É o método padrão de aquecimento no mercado. A grande vantagem desse equipamente é o baixíssimo custo inicial e a padronização comercial. Existe uma grande gama de aquecedores para aquário, sendo que existe inclusive a opção de se adquirir aquecedores com o controlador (termostato) acoplado, gerando uma facilidade que não é possível de se encontrar em equipamentos de outros tipos, considerando a faixa de preço no qual se encontram. Vale citar aqui a eficiência desses equipamentos é muito próxima de 1. Para cada 1 kWh que você gasta com o equipamento 1kWh é usado da rede elétrica. Um destaque aqui é que não existe forma de um equipamento deste ser muito mais eficiente do que outro, já que a eficiência energética será sempre proximo de 1. As diferenças nestes equipamentos dos diversos fabricantes são, da marca, a durabilidade, resistência a impactos, temperatura do revestimento externo, proteção da área quente para evitar queimaduras e diferença na confiabilidade do controlador e do sensor de temperatura, no caso dos que tem controlador acoplado.
 
1.2.2.    Bomba de calor
 
Existem algumas formas de bomba de calor, baseado em ciclo de refrigeração e dentre estas o mais comum é o método baseado em uso de energia elétrica em um compressor que faz com que o fluido refrigerante faça a troca de calor entre dois ambientes. No cotidiano isto está presente nos aparelhos de ar condicionado, camaras frigoricas e nas geladeiras, e no aquarismo, o sistema está presente nos chillers, porém em grande parte só a capacidade de resfriamento do equipamento é utilizada.
A grande vantagem de um sistema baseado em bomba de calor é a eficiencia energética. Para se ter uma ideia, a eficiência de um condicionador de ar, que tem funcionamento semelhante, gira em torno de 3, ou seja, para cada 1 kWh que pagamos ao aparelho recebemos 3kWh em aquecimento. Um grande uso aquático deste aparelho é no aquecimento de piscinas. Imagina-so esquentar uma piscina usando aquecedores de aquário... Bom, isso fica 5 vezes menos custoso usando uma bomba de calor, o que quer dizer que injetando apenas 1kWh no aparelho ele nos devolve 5 kWh, uma grande eiciência. (dado de um dos aparelhos da Heliotek-fabricante de bombas de calor para piscinas)
Como uma opinião pessoal, acredito ainda que este aparelho vá começar a ser utilizado em aquários maiores, a médio prazo.
 
1.3.Efeito Peltier
 
O efeito peltier, já usado em pequenos aquários marinhos e em resfriamento de computadores pode ser usado não apenas para resfriamento, seria possível utilizar também para aquecimento. O princípio de funcionamento dele é simples, é formado pela passagem de energia elétrica em um par de metais, e na junção dos metais temos liberação de energia em um lado e absorção em outro. O lado que absorve energia fica frio e o lado onde é liberado fica quente. A apresentação comercial deste produto é na forma de placas em ligações elétricas.
De acordo com pesquisas na internet (ainda não muito embasadas), valores tipicos de de eficiência no aquecimento para o sistema Peltier deve girar entre 1,4 a 2,0, ou seja, para cada kWh que colocamos recebemos 1,4 a 2kWh como resultado. A desvantagem desse produto é que temos ainda um preço elevado e a vantagem é que temos um produto sem partes móveis(exceto a ventuinha caso utilizada no dissipador), com alta durabilidade e sem ruidos.
 
1.4.Queima de combustível
 
Queima de combustíveis é em geral inviável para aquários por ser estarem em sua maioria em ambiente domestico, porém é utilizado em algumas estufas de criação de peixes. As principais opções são diesel, gas e gasolina. Os principais problemas relacionados à este método é a inaplicabilidade em diversos lugares, e a principal vantagem é que podem ser conseguidas grandes quantidades de energia com um custo razoável em qualquer lugar, já que não depende de uma rede elétrica reforçada e de alta potência. Para se ter uma idéia dos valores, teoricamente, para se conseguir 1 kWh com diesel você precisa de 0,1 litro, o que gera um custo de cerca de 0,22 reais por kWh, que é mais em conta do que o custo de energia para o consumidor residencial. Ou seja, sai mais em conta do que usar resistência elétrica, mas sai mais caro do que usar uma bomba de calor.
 
1.5.Energia solar
 
Este método de aquecimento é de longe o mais econômico em termos de custo de manutenção, porém tem o inconveniente de não ser muito consistente ao longo do tempo. Isto quer dizer que em dias ensolarados (mesmo em dias frios) você pode conseguir bons níveis de temperatura e uma quantidade de energia relativamente grande, porém em dias nublados não é possível se manter os níveis desejados.
Uma referência para a energia solar é que em um dia aberto você pode conseguir 1000 W/m2 de área que você dispõe em horários de grande incidência solar. É claro que a quantidade de energia que você consegue realmente aproveitar é uma parcela deste valor e tem como variável a qualidade do aparelho que você usa para coletar esta energia.
Para o aquarismo, imagino que Valha sim a pena a utilização deste método como um economizador de energia para grande volumes de água. Lembrando que existe um custo de instalação e manutanção adicional, já que o dispositivo deve ser usado como um auxiliar de outro dispositivo de aquecimento.
 
Conclusões.
 
Após estudar rapidamente todas as metodologias citadas acima podemos tirar algumas conclusões.
 
1 – Antes de pensar na eficiência dos aparelhos de aquecimento deve-se analisar com cuidado onde está acontecendo a perda de anergia do aquário para o ambiente, já que a energia que precisamos injetar no aquário em aquecimento é exatamente a energia perdida do aquário para o ambiente. Esta conta não está relacionada somente ao volume de água e sim às interfaces com o meio externo e à evaporação.
2- levando em conta os custos e a praticidade da instalação, o tradicional aquecimento por resistência elétrica é a melhor escolha, principalmente para litragem baixa.
3 – Métodos alternativos podem ser estudados, principalmente para grandes volumes, já que a eficiência energética deles pode resultar em uma grande redução no consumo de divisas para se manter o aquário com temperaturas adequadas.
 
Aviso
 
Métodos alternativos e diferentes do usual (resistência elétrica) devem ser estudados com cuidado antes da aplicação, já que os produtos, por não serem feitos para este fim provavelmente deverão ter algumas de suas características modificadas. Alguns produtos podem, por exemplo, conter metais toxicos em sua composição ou até mesmo emitir gases perigosos tanto à saude animal quanto humana.
Outro aviso em relação aos métodos não convencionais é que deve-se estudar os custos envolvidos no projeto com um todo antes da execução, já que apesar de ser mais econômico durante a sua manutenção, pode ser que não seja economicamente viável do ponto de vista financeiro, dependendo dos gastos. Por exemplo, se for possível quitar o valor do aparelho em 1 ano com a diferença no valor da conta de energia, financeiramente será viável, já se o valor puder ser quitado em 20 anos, provavelmente não valerá à pena.
Uma idéia que pode ser considerada é utilizar um mesmo aparelho na casa para economizar energia em diversas funções como por exemplo, ter um reservatório de água quente que abastece além do aquário as torneiras de água quente e os chuveiros, sendo este aquecido com energia solar e com uma bomba de calor elétrica. Dessa forma existe muito mais economia gerada por apenas um sistema de aquecimento.

Um destaque aqui é que não existe forma de um equipamento deste ser muito mais eficiente do que outro