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Fontes Alternativas de Energia e Mecanismo de Desenvolvimento Limpo. Prof. Dr. Ricardo Alan V. Ramos Departamento de Engenharia Mecânica Semana do Meio Ambiente 2005 UNESP - Ilha Solteira 31/05/05. Matriz Energética Brasileira. Energia Renovável. Energia Solar.
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Fontes Alternativas de Energia eMecanismo de Desenvolvimento Limpo Prof. Dr. Ricardo Alan V. Ramos Departamento de Engenharia Mecânica Semana do Meio Ambiente 2005 UNESP - Ilha Solteira 31/05/05
Matriz Energética Brasileira Energia Renovável
Energia Solar • Quase todas as fontes de energia – hidráulica, biomassa, eólica, combustíveis fósseis e energia dos oceanos – são formas indiretas de energia solar. • Além disso, a radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica, através de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais se destacam o termoelétrico e o fotovoltaico. • Entre os vários processos de aproveitamento da energia solar, os mais usados atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia elétrica.
Impactos Sócio-ambientais Energia Solar • Uma das restrições técnicas à difusão de projetos de aproveitamento de energia solar é a baixa eficiência dos sistemas de conversão de energia, o que torna necessário o uso de grandes áreas para a captação de energia em quantidade suficiente para que o empreendimento se torne economicamente viável. • Comparando-se, contudo, a outros recursos, como a energia hidráulica, por exemplo, observa-se que a limitação de espaço não é tão restritiva ao aproveitamento da energia solar.
Energia Hidráulica • Características energéticas: disponibilidade de recursos, facilidade de aproveitamento e, principalmente, seu caráter renovável. • A energia hidráulica é proveniente da irradiação solar e da energia potencial gravitacional, através da evaporação, condensação e precipitação da água sobre a superfície terrestre. • A participação da energia hidráulica na matriz energética nacional é da ordem de 42%, gerando cerca de 90% de toda a eletricidade produzida no país. • Apesar da tendência de aumento de outras fontes, devido a restrições socioeconômicas e ambientais de projetos hidrelétricos e os avanços tecnológicos no aproveitamento de fontes não-convencionais, tudo indica que a energia hidráulica continuará sendo, por muitos anos, a principal fonte geradora de energia elétrica do Brasil.
Energia Hidráulica • O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de 260 GW.
Tecnologias de Aproveitamento Energia Hidráulica • Pequenos aproveitamentos diretos da energia hidráulica para bombeamento de água, moagem de grãos e outras atividades similares; • Aproveitamento da energia hidráulica através do uso de turbinas hidráulicas, devidamente acopladas a um gerador de corrente elétrica. Com eficiência que pode chegar a 90%, as turbinas hidráulicas são atualmente as formas mais eficientes de conversão de energia primária em energia secundária.
Aspectos Sócio-ambientais Energia Hidráulica • O aproveitamento de potenciais hidráulicos para a geração de energia elétrica exigiu a formação de grandes reservatórios e, conseqüentemente, a inundação de grandes áreas. Na maioria dos casos, tratava-se de áreas produtivas e (ou) de grande diversidade biológica, exigindo a realocação de grandes contingentes de pessoas e animais silvestres. • A formação de reservatórios de acumulação de água e regularização de vazões provoca alterações no regime das águas e a formação de microclimas, favorecendo certas espécies (não necessariamente as mais importantes) e prejudicando, ou até mesmo extinguindo, outras.
Biomassa • Do ponto de vista energético, biomassa é toda matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizada na produção de energia. Assim como a energia hidráulica e outras fontes renováveis, a biomassa é uma forma indireta de energia solar. A energia solar é convertida em energia química, através da fotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seres vivos. • Uma das principais vantagens da biomassa é que, embora de eficiência reduzida, seu aproveitamento pode ser feito diretamente, através da combustão em fornos, caldeiras, etc. Para aumentar a eficiência do processo e reduzir impactos sócio-ambientais, tem-se desenvolvido e aperfeiçoado tecnologias de conversão eficiente, como a gaseificação e a pirólise.
Tecnologias de AproveitamentoBiomassa • O aproveitamento da biomassa pode ser feito através da combustão direta (com ou sem processos físicos de secagem, classificação, compressão, corte/quebra etc.), processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação e transesterificação) ou processos biológicos (digestão anaeróbia e fermentação).
Energia Eólica • Seu aproveitamento ocorre através da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas (aerogeradores) para a geração de energia elétrica, ou através de cataventos e moinhos para trabalhos mecânicos, como bombeamento de água. • Geração de eletricidade: as primeiras tentativas surgiram no final do Século XIX, mas somente um século depois, com a crise do petróleo, é que houve interesse e investimentos suficientes para viabilizar o desenvolvimento e aplicação de equipamentos em escala comercial. • Recentes desenvolvimentos tecnológicos têm reduzido custos e melhorado o desempenho e a confiabilidade dos equipamentos.
Evolução do Tamanho e da Potência Aerogeradores
Aspectos Sócio-ambientais Energia Eólica • Entre os principais impactos sócio-ambientais de usinas eólicas destacam-se os sonoros e os visuais. Os impactos sonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordo com as especificações dos equipamentos • Os impactos visuais são decorrentes do agrupamento de torres e aerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com um número considerável de turbinas, também conhecidas como fazendas eólicas. • Outro impacto negativo de centrais eólicas é a possibilidade de interferências eletromagnéticas, que podem causar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados.
Petróleo e Derivados • A geração de energia elétrica a partir de derivados de petróleo ocorre por meio da queima desses combustíveis em caldeiras, turbinas e motores de combustão interna. • O caso das caldeiras e turbinas é similar ao dos demais processos térmicos de geração e mais usado no atendimento de cargas de ponta e/ou aproveitamento de resíduos do refino de petróleo. • Os grupos geradores Diesel são mais adequados ao suprimento de comunidades e de sistemas isolados da rede elétrica convencional.
Petróleo e Derivados • Com exceção de alguns poucos países da OCDE (Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico) , o uso de petróleo para geração de eletricidade tem sido decrescente desde os anos 1970. • O obsoletismo das plantas de geração, os requerimentos de proteção ambiental e o aumento da competitividade de fontes alternativas são os principais responsáveis por isso. • Contudo, o petróleo continua sendo muito importante na geração de energia elétrica nesses países, principalmente no suprimento de cargas de pico e no atendimento a sistemas isolados.
Impactos Sócio-ambientais Petróleo e Derivados • Os principais impactos da geração de energia elétrica a partir de derivados de petróleo decorrem da emissão de poluentes na atmosfera, principalmente os chamados gases de efeito estufa (GEE). Os mais problemáticos são o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso N2O.
Gás Natural • O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos gasosos, decorrentes da decomposição de matéria orgânica fossilizada ao longo de milhões de anos. • É composto principalmente por metano, com proporções variadas de etano, propano, butano, hidrocarbonetos mais pesados e também CO2, N2, H2S, água, ácido clorídrico, metanol e outras impurezas. • Outras características intrínsecas importantes são os baixos índices de emissão de poluentes, em comparação a outros combustíveis fósseis, rápida dispersão em caso de vazamentos, os baixos índices de odor e de contaminantes.
Geração Termelétrica a Gás Natural • A geração de energia elétrica a partir de gás natural é feita pela queima do gás combustível em turbinas a gás, cujo desenvolvimento é relativamente recente (após a Segunda Guerra Mundial). • Junto ao setor elétrico, o uso mais generalizado dessa tecnologia tem ocorrido somente nos últimos 15 ou 20 anos. • Restrições de oferta de gás natural, o baixo rendimento térmico das turbinas e os custos de capital relativamente altos foram, durante muitos anos, as principais razões para o baixo grau de difusão dessa tecnologia no âmbito do setor elétrico.
Impactos Sócio-ambientais Gás Natural • Apesar das vantagens relativas do gás natural, quando comparado ao petróleo e ao carvão mineral, seu aproveitamento energético também gera impactos indesejáveis ao meio ambiente, principalmente na geração de energia elétrica. • Um dos maiores problemas é a necessidade de um sistema de resfriamento, cujo fluido refrigerante é normalmente a água. • Embora existam tecnologias de redução da quantidade de água necessária e mitigação de impactos, isso tem sido uma fonte de problemas ambientais, principalmente em relação aos recursos hídricos, em função do volume de água captada, das perdas por evaporação e do despejo de efluentes.
Fontes Alternativas de Energia Quadro Comparativo
Balanço de Energia Elétrica (Projeção) Balanço de energia
Valores Médios por Fonte de Energia (R$/MWh)
Programa de Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA) • Criado em 26/04/02 (Lei No 10.438) e revisado em 11/11/03 (Lei No10.762); • Coordenado pelo MME e financiado pelo BNDES; • Importante instrumento para a diversificação da matriz energética nacional, garantindo maior confiabilidade e segurança ao abastecimento; • Contratação de 3.300 MW de energia no SIN produzidos por Fontes Eólica, Biomassa e Pequenas Centrais Hidrelétricas; • Contratos com duração de 20 anos com garantia de uma receita mínima de 70% da energia contratada durante o período de financiamento e proteção integral quanto aos riscos de exposição do mercado de curto prazo.
PROINFA – Benefícios • Social: Geração de 150 mil postos de trabalho diretos e indiretos durante a construção e a operação, sem considerar os de efeito-renda; • Tecnológico:Investimentos de R$ 4 bilhões na indústria nacional de equipamentos e materiais; • Estratégico:Complementaridade energética sazonal entre os regimes hidrológico/eólico(NE) e hidrológico/biomassa (SE/S); • Econômico:Investimento privado da ordem de R$ 8,6 bilhões; • Meio Ambiente:A emissão evitada de 2,5 MtCO2/ano criará um ambiente potencial de negócios de Certificação de Redução de Emissão de Carbono, nos termos do Protocolo de Kyoto.
Aquecimento Global e Conseqüências • As ações decorrentes das atividades econômicas e industriais têm provocado alterações na biosfera, resultando na quase duplicação da concentração de Gases de Efeito Estufa (GEE) na atmosfera. • Temperatura média superficial da terra aumentará entre 1,4 e 5,8oC • Aumento global de chuvas; • Nível do mar subirá entre 9 e 88 cm; • Aumentará a incidência de eventos climáticos extremos (inundações, secas, ondas de calor, ciclones tropicais etc.)
