A perspective on thermal application and the direct conversion of solar energy in rural areas in Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i6.15610

Keywords:

Rural solar energy; Rural thermal energy; Rural photovoltaic energy; Rural eletrification; Brazil.

Abstract

The need to reduce the effects of global warming and extend the supply of electricity in geographically isolated rural areas, governments have encouraged the use of alternative sources of electricity generation by public policies. In this scenario, solar energy stands out, originating from the radiation emitted by the sun, which can be used as a thermal source for the fluids or environments heating and can be directly converted into electrical energy, based on the thermoelectric and photovoltaic effects. The aim of this study is to approach a qualitative generic review of the thermal and photovoltaic use of solar energy in rural areas in Brazil in the last twelve years (2009 to 2020). Consequently, the current advances of this alternative source in the national electric matrix and the incentive public policies to decentralized technologies of electricity production were highlighted. To create the literature review, the study used information published in scientific papers, books, atlases and normative regulations that met a series of basic selection criteria. The results showed that solar thermal energy has been used for the water treatment and desalination for human consumption, reuse in agricultural production, in addition to drying grains, fruits and residues of rural products. In other hand photovoltaic solar energy has been used for pumping water with a focus on supplying beef cattle and precision irrigation, in addition to rural electrification, a topic of great prominence in Brazil. Government incentives helped to unify efforts regarding rural electrification, expanding the number of isolated regions with electricity supply.

References

Ahmed, F. E., Hashaikeh, R., & Hilal, N. (2019). Solar Powered Desalination - Technology, Energy and Future Outlook. Desalination, 453, 54-76. https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.12.002

Almeida, I. B., Lima, M. A. A., & Souza, L. G. M. (2016). Desenvolvimento de Secador Solar Construído a Partir de Material Reciclável. Holos, 4, 196-205. https://doi.org/10.15628/holos.2016.2477

Alvarenga, A. C., Ferreira, V. H., & Fortes, M. Z. (2014). Energia Solar Fotovoltaica: Uma Aplicação na Irrigação da Agricultura Familiar. Sinergia, 15 (4), 311-318. https://ojs.ifsp.edu.br/index.php/sinergia/issue/view/12

Amaral, C. T., Moret, A. S., & Marta, J. M. C. (2018). “Luz para Todos” na Amazônia: uma reflexão acerca da contribuição do programa para fomentar o desenvolvimento sustentável em Rondônia. Ateliê Geográfico, 12 (2), 249-268. https://doi.org/10.5216/ag.v12i2.45037

ANEEL. (2005). Atlas de Energia Elétrica do Brasil. (2a ed.), Agência Nacional de Energia Elétrica. Atlas. https://www.aneel.gov.br/revistas/-/asset_publisher/vQ3aqUEjUGIO/content/atlas-de-energia-eletrica-do-brasil/656835?inheritRedirect=false

ANEEL. (2010). Estrutura Tarifária Para o Serviço de Distribuição de Energia Elétrica. Brasília: Agência Nacional de Energia Elétrica. Sumário Executivo. http://www2.aneel.gov.br/arquivos/PDF/Sum%C3%A1rio%20Executivo%20(2).pdf

ANEEL (2015). Geração Distribuída. http://www.aneel.gov.br/geracao-distribuida

Araújo, C. A. O., Nunes, C. C., Borges, F. T., Preta, M. S. F. C., & Bahia, L. M. A. (2018). Dessalinização de águas: o cenário atual brasileiro e suas projeções. Vozes dos Vales, 13, 1-15. http://site.ufvjm.edu.br/revistamultidisciplinar/files/2018/05/Cristiano1011.pdf

Biblioteca Prof. Paulo de Carvalho Mattos. (2015). Tipos de Revisão de Literatura. Botucatu: Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP). https://www.fca.unesp.br/#!/biblioteca/normas-tecnicas/tipos-de-revisao-de-literatura/

Bontempo, L. H. S., Castejon, L. V., & Santos, K. G. (2020). Drying of Tangerine peel: kinetics and performance of a convective solar dryer. Research, Society and Development, 9 (6), e44963458. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i6.3458

BRASIL (2011). Decreto nº 7.520, de 8 de julho de 2011. Instituí o Programa Nacional de Universalização do Acesso e Uso da Energia Elétrica - “Luz Para Todos”, para o período de 2011 a 2014, e dá outras providências. Diário Oficial da União, 08. Seção 1. http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2011-2014/2011/Decreto/D7520.htm

BRASIL (2012). Resolução Normativa nº 488, de 15 de maio de 2012. Estabelece as condições para revisão dos planos de universalização dos serviços de distribuição de energia elétrica na área rural. Diário Oficial da União, 103. Seção 1. http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012488.pdf

BRASIL (2012). Resolução Normativa nº 493, de 05 de junho de 2012. Estabelece os procedimentos e as condições de fornecimento por meio de Microssistema Isolado de Geração e Distribuição de Energia Elétrica – MIGDI ou Sistema Individual de Geração de Energia Elétrica com Fonte Intermitente - SIGFI. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 61. Seção 1. http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012493.pdf

Carielo, G., Calazans, G., Lima, G., & Tiba, C. (2017). Solar water pasteurizer: Productivity and treatment efficiency in microbial decontamination. Renewable Energy, 105, 257-269. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.12.042

Castilho, J. P., Mafiolis, C. D., Escobar, E. C., Barrientos, A. B., & Segura, R. V. (2015). Design, Construction and Implementation of a Low-Cost Solar-Wind Hybrid Energy System. IEEE Latin America Transactions, 13 (10), 3304-3309. https://doi.org/10.1109/TLA.2015.7387235

Chaurey, A., & Kandpal, T. C. (2010). Assessment and evaluation of PV based decentralized rural electrification: An overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 2266-2278. https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.04.005

Coelho, S. T., & Goldemberg, J. (2013). Energy access: Lessons learned in Brazil and perspectives for replication in other developing countries. Energy Policy, 61, 1088-1096. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.05.062

Conde, C. L R., Silva, R. A., Branco, T. M. M., & Pinho, J. T. (2009). Regulatory Actions due to Small Thermal Plants of Isolated Systems Using Telemetering Control. IEEE Latin America Transactions, 7, (2), 211-216. https://doi.org/10.1109/TLA.2009.5256831

Dal Bem, J. C. T., Barbi, I., Normey-Rico, J. E., & Ruther, R. (2016). Solução para Bombeamento de Água em Propriedades Rurais Utilizando Energia Solar Fotovoltaica. Revista Brasileira de Energia Solar, 7, 50-57. https://rbens.emnuvens.com.br/rbens/article/view/146

Diniz, A. S. A. C., Neto, L. V. B. M., Camara, C. F., Morais, P. Cabral, C. V. T., Filho, D. O., Ravinetti, R. F., França, E. D., Cassini, D. A., Souza, M. E. M., Santos, J. H., & Amorim, M. (2011). Review of the photovoltaic energy program in the state of Minas Gerais, Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 2696-2706. https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.03.003

EPE (2018). Balanço Energético Nacional: Ano Base 2017. Rio de Janeiro: Empresa de Pesquisa Energética. http://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-303/topico-419/BEN2018__Int.pdf

Eletrobras (2017). Especificações Técnicas dos Programas para Atendimento às Regiões Remotas dos Sistemas Isolados no Âmbito do Programa Luz para Todos. Ministério de Minas e Energia. https://www.mme.gov.br/luzparatodos/downloads/especificacoes_tecnicas.pdf

Eletrobras (2019). Mini Usinas Fotovoltaicas de Comunidades Isoladas do Interior São Reativadas. Amazonas Energia. http://www.amazonasenergia.com/cms/index.php/mini-usinas-fotovoltaicas-de-comunidades-isoladas-do-interior-sao-reativadas/

Esposito, A. S., & Fuchs, P. G. (2013). Desenvolvimento tecnológico e inserção da energia solar no Brasil. Revista do BNDES, 40, 85-113, 2013. http://web.bndes.gov.br/bib/jspui/handle/1408/2431

Feitosa, A. P., Lopes, H. S. S., Batista, R. O., Costa, M. S., & Moura, F. N. (2011). Avaliação do Desempenho de Sistema para Tratamento e Aproveitamento de Água Cinza em Áreas Rurais do Semiárido Brasileiro. Engenharia Ambiental - Espírito Santo do Pinhal, 8 (3), 196-206. http://ferramentas.unipinhal.edu.br/engenhariaambiental/viewissue.php?id=20

Ferreira A., Kunh, S. S., Fagnani, K. C., Souza, T. A., Tonezer, C., Santos, G. R., & Coimbra-Araújo, C. H. (2018). Economic overview of the use and production of photovoltaic solar energy in Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81, 181-191. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.06.102

Guimarães, B., Silva, J. T. T., Santos, K. G., & Vieira Neto, J. L. (2020). Sequencing of unit operations for integral and sustainable peanut processing. Research, Society and Development, 9 (6), e67963449. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i6.3449

Iqbal, M (1983). An Introduction to Solar Radiation. Ontario: Academic Press Canada.

Kamalapur, G. D., & Udaykumar, R. Y. (2011). Rural Electrification in India and Feasibility of Photovoltaic Solar Home Systems. Electrical Power and Energy Systems, 33, 594-599. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2010.12.014

Kemerich, P. D. C., Flores, C. E. B., Borba, W. F., Silveira, R. B., França, J. R., & Levandoski, N. (2016). Paradigmas da Energia Solar no Brasil e no Mundo. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, 20, 241-247. https://doi.org/10.5902/2236117016132

Leroy Merlin (2018). Utilize placas voltaicas e economize até 95% de energia na sua casa. https://www.leroymerlin.com.br/dicas/placa-fotovoltaica-como-economizar-energia-em-casa

Machado, A. V., Oliveira, E. L., Santos, E. S., Oliveira, J. A., & Freitas, L. M. (2011). Avaliação de um Secador Solar Sob Convecção Forçada Para a Secagem do Pedúnculo de Caju. Revista Verde, 6 (1), 1-7. https://www.gvaa.com.br/revista/index.php/RVADS/article/view/547

Machado, C. T., & Miranda, F. S. (2015). Energia Solar Fotovoltaica: Uma Breve Revisão. Revista Virtual de Química, 7, 126-143. https://doi.org/10.5935/1984-6835.20150008

Maciel, L. G., & Pina, I. F. B. (2014). Proposal of Smart Grids in Communities of Amazonas State. Journal of Engineering and Technology for Industrial Applications, 1 (2), 76-82. https://dx.doi.org/10.5935/2447-0228.20150020

Marinho, F. J. L., Rocha, E. N., Souto, E. A., Cruz, M. P., Tavares, A. C., Santos, S. A., & Marcovicz, F. (2012). Destilador solar destinado a fornecer água potável para as famílias de agricultores de base familiar. Revista Brasileira de Agroecologia, 7, 53-60. https://orgprints.org/id/eprint/22810/1/10043-54112-1-PB.pdf

Marinho, F. J. L., Uchoa, T. R., Leite, S. F., Aguiar, R. L., & Nascimento, A. S. (2015). Dessalinizador Solar Associado a Coletor de Águas de Chuvas Para Fornecer Água Potável. Enciclopédia Biosfera, 11 (20), 68-82. https://www.conhecer.org.br/enciclop/2015a/simposio%20agroecologia/Dessanilizador.pdf

Marques, R. C., Krauter, S. C. W., & Lima, L. C. (2009). Energia solar fotovoltaica e perspectivas de autonomia energética para o nordeste brasileiro. Revista Tecnologia, 30 (2), 153-162. https://periodicos.unifor.br/tec/article/view/1049/4494

Mazzone, A. (2019). Decentralised Energy Systems and Sustainable Livelihoods, What Are the Links? Evidence from Two Isolated Villages of The Brazilian Amazon. Energy & Buildings, 186, 138-146. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.01.027

Município de Laguna. (2019). Licença ambiental prévia para a usina termossolar é emitida pelo Instituto do Meio Ambiente. https://www.laguna.sc.gov.br/noticias/index/ver/codMapaItem/16507/codNoticia/531223

Nerini, F. F., Howells, M., Brazilian, M., & Gomez, M. F. (2014). Rural electrification options in the Brazilian Amazon: A multi-criteria analysis. Energy for Sustainable Development, 20, 36-48. https://doi.org/10.1016/j.esd.2014.02.005

PAC (2014). Aquecimento Solar no Minha Casa, Minha Vida. Brasília: Ministério de Minas e Energia. http://www.pac.gov.br/i/b6cc5aa2

Palit, D. (2013). Solar Energy Programs for Rural Electrification: Experiences and Lessons from South Asia. Energy for Sustainable Development, 17, 270-279. https://doi.org/10.1016/j.esd.2013.01.002

Pereira, E. B., Martins, F. R., Gonçalves, A. R., Costa, R. S., Lima, F. L., Rüther, R., Abreu, S. L., Tiepolo, G. M., Pereira, S. V., & Souza, J. G. (2017). Atlas Brasileiro de Energia Solar. 2. ed., São José dos Campos: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. http://doi.org/10.34024/978851700089

Rufuss, D. D. W., Iniyan, S., Suganthi, L., & Davies, R. A. (2016). Solar Stills: A Comprehensive Review of Designs, Performance and Material Advances. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 63, 464-496. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.05.068

Sales, J. H., & Cândida, T. Efeito da Temperatura Sobre a Amêndoa de Cacau: Secador Vertical. Revista GEINTEC: Gestão, Inovação e Tecnologia, 6 (3), 3437-3446. https://doi.org/10.7198/S2237-072220160003015

Senado Federal (2019). Proposta de Emenda à Constituição n° 44, de 2017. Brasília: Senado Federal. https://www25.senado.leg.br/web/atividade/materias/-/materia/131846

Santos, D. C., Queiroz, A. J. M., Figueirêdo, R. M. F., & Oliveira, E. N. A. (2014). Secagem de grãos residuais de urucum por exposição direta ao sol combinada com secagem em secador acumulador de calor. Semina: Ciências Agrárias, 35 (1), 277-290. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2014v35n1p277

Santos, M. A. Rosa, L. P., Sikar, B., Sikar, E., & Santos, E. O. (2006). Gross greenhouse gas fluxes from hydro-power reservoir compared to thermo-power plants. Energy Policy, 34, 481-488. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2004.06.015

Silva, G. C., Tiba, C., & Calazans, G. M. T. (2016). Solar Pasteurizer for The Microbiological Decontamination of Water. Renewable Energy, 87, 711-719. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.11.012

Silva, G. L., Oliveira, M. S., Silva, R. M., & Silva, N. L. (2016). Análise de Viabilidade Econômica Entre o Uso de Energia em Grid e a Solar no Sertão Paraibano. Energia na Agricultura, 31 (1), 89-96. https://doi.org/10.17224/EnergAgric.2016v31n1p89-96

Soletrol (2019). Aquecedores Solares Para Residências Já Construídas. https://www.soletrol.com.br/produtos/residencias-prontas/

Valer, L. R., Manito, A. R. A., Ribeiro, T. B. S., Zilles, R., & Pinho, J. T. (2017). Issues in PV Systems Applied to Rural Electrification in Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 78, 1033-1043. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.016

WAV (2018). Vantagens da Energia Solar para Produtores Rurais. https://wav.com.br/vantagens-da-energia-solar-para-os-produtores-rurais/

Published

22/05/2021

How to Cite

CALCA, M. V. C. .; RANIERO, M. R. .; ANACLETO, K. B. .; FRANCO, J. R.; DAL PAI, A.; CANEPPELE, F. de L. A perspective on thermal application and the direct conversion of solar energy in rural areas in Brazil. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 6, p. e9810615610, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i6.15610. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/15610. Acesso em: 20 jun. 2021.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences