Energia Solar Torsten Schwab GIZ Fontes Renováveis e Eficiência Energética Rio de Janeiro Rio de Janeiro, 6 de Setembro de

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1 Energia Solar Torsten Schwab GIZ Fontes Renováveis e Eficiência Energética Rio de Janeiro Rio de Janeiro, 6 de Setembro de Seite 1 1

2 Fontes e Formas de Energia Seite 2 2

3 Fontes e Formas de Energia Balanço energético do planeta Terra Entrada Saída Radiação Solar 5.6 * J/a Reflexão direta 1.7 * J/a Gravitação e cinética planetário * J/a Fissão nuclear * J/a Radiação térmica 3.9 * J/a Fonte: Fend, Riffelmann Seite 3 3

4 Fissão nuclear no núcleo da terra 0,02% Fontes e Formas de Energia Fontes Efeitos Naturais Conversão Uso Geotermia Solo aquecido Usina geotérmica Usina geotermelétrica Bombas de calor Coletor solar Energia térmica Biomassa Calefação Conversão química 100% = 5, J/a Fusão nuclear no sol Carvão Petróleo Gás natural Chuva Usinas termelétricas Usina fotovoltaica Usina heliotérmeletrica Energia química Gravitação e cinética planetária Derretimento Vento Ondas Usina hidrelétrica Usina eólica Usina de onda Energia elétrica 0,002% Correntes/Marés Usina de maré Urânio Usina nuclear Segundo Kleemann, Meliss Seite 4 4

5 Fontes e Formas de Energia Recursos não-renováveis em comparação com irradiação solar Fonte: Fend, Riffelmann Seite 5 5

6 Fontes e Formas de Energia Comparação dos recursos renováveis Fonte: Fend, Riffelmann Seite 6 6

7 Fontes e Formas de Energia Potencial de Geração de Energia Elétrica Biomassa (0-1) Geotermia (0-1) Solar (10-250) [GWh/(a km²)] Eólica (5-50) Hidráulica (0-50) Fonte: DLR Seite 7 7

8 Aproveitamento Heliotérmico Geração de eletricidade a partir da fonte solar Irradiação Solar Direta Difusa + Direta CSP CPV FV Cilindro Parabólico Torre Fresnel Dish Lente Espelho Silício Cristalino Filme Fino Seite 8 8

9 Aproveitamento Heliotérmico Tecnologias de Concentração Calhas Cilindro- Parabólicas Torre Central Até 550ºC; Turbinas a Vapor 500ºC a 1000ºC; Turbinas a Vapor, Turbinas a Gás, Motores Stirling Linear Fresnel Disco Parabólico Fonte: DLR Seite 9 9

10 Aproveitamento Heliotérmico Opções Heliotérmicas Irradiação Solar Calor Energia Elétrica Irradiação Solar Calor Energia Elétrica Combustível Irradiação Solar Calor Armazém Térmico En.El. Combustível Fonte: DLR Seite 10 10

11 Aproveitamento Heliotérmico Esquemática da Usina Heliotérmica Por exemplo: usina Andasol c/ 50MW el + 7,5hs armazém térmico Fonte: Fend, Riffelmann Seite 11 11

12 Aproveitamento Heliotérmico Imagens Calhas cilindro-parabólicas Kramer Junction, EUA (5x 30MW el, 2x 80MW el ) Nevada Solar One, USA (64 MW el ) Fonte: Kramer Junction Company Fonte: Fend, Riffelmann Seite 12 12

13 Aproveitamento Heliotérmico Imagens Torres Centrais GEMA Solar (20 MW el, 15hs de armazém térmico) Fonte: Schwab, GEMA Solar Seite 13 13

14 Aproveitamento Heliotérmico Tendências de Desenvolvimento da Tecnologia Heliotérmica Calha cilindro-parabólica: Geração direta de vapor Circulação de sal fundido nas calhas Torre Central: Aumento da temperatura no receptor Turbinas a gás Armazenagem térmica: Consolidação de conceitos Instalação: Aumento e controle de qualidade Operação: Otimização energética Otimização comercial da venda da energia Estratégias de O&M Seite 14 14

15 Aproveitamento Fotovoltaico Geração de eletricidade a partir da fonte solar Irradiação Solar Direta Difusa + Direta CSP CPV FV Cilindro Parabólico Torre Fresnel Dish Lente Espelho Silício Cristalino Filme Fino Seite 15 15

16 Aproveitamento Fotovoltaico O efeito fotovoltaico Estrutura atômica da célula de Silício (esq.) e dopagem com Fósforo (dir.) Junção PN e movimento em nível eletrônico Processo eletrônico no sistema FV Fonte: Krauter Seite 16 16

17 Aproveitamento Fotovoltaico Da Célula ao Painel, à usina FV Fonte: Krauter Seite 17 17

18 Aproveitamento Fotovoltaico Fonte: SMA Seite 18 18

19 Aproveitamento Fotovoltaico Gerador FV Carga Configuração Feed-In Medidor Consumo Rede Inversor Medidor Geração/Injeção Gerador FV Carga Configuração Net-Metering Medidor Bidirecional Rede Inversor Fonte: SMA Seite 19 19

20 Aproveitamento Fotovoltaico Geração real na Alemanha Internet: Fonte: SMA Seite 20 20

21 Aproveitamento Fotovoltaico Cenário atual da Geração Pico Potência Média Base Seite 21 21

22 Aproveitamento Fotovoltaico Cenário predominantemente intermitente Fotovoltaica Eólica Hidro (não reversível) Importação renovável Produção de metano Geração com metano Biogás Biomassa Geotermia Demanda [GW] Tempo Fonte: ISET Seite 22 22

23 Aproveitamento Fotovoltaico Mitigação da Intermitência Armazenamento Armazenamento de Energia Gerenciamento da Demanda Geração Combinada Demanda Geração Seite 23 23

24 Aproveitamento Fotovoltaico Curva do preço de equipamento FV [ /kwp] Preço médio de sistemas fotovoltaicos até 100 kwp instalados em telhados 1000 Fonte: BSW 0 Q Q Q1 Q Q Q4 Q Q2 Q Q4 Q Q Q Q4 Q Q Q3 Q Q1 Q Q Seite 24 24

25 Aproveitamento Fotovoltaico Motivações macroeconômicas no caso da Alemanha: Custo da Energia Custo da EEG Custos externos evitados Importações de energéticos evitados Bilhões de Euro Fonte: AGEE Seite 25 25

26 Aproveitamento Fotovoltaico Desenvolvimento de mercados FV Fonte: SMA Crescimento mundial Fonte: REN Seite 26 26

27 O b r i g a d o! Energia Solar Torsten Schwab GIZ Fontes Renováveis e Eficiência Energética Rio de Janeiro torsten.schwab@giz.de Seite 27 27

28 Fontes e Referências AGEE ANEEL BMU BMWI / E-Energy BSW DESERTEC Agentur für Erneuerbare Energien Agência Nacional de Energia Elétrica Bundesminsterium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Ministério de Meio Ambiente e Segurança Nuclear Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologia Ministério de Economia e Tecnologia Bundesverband Solarwirtschaft Iniciativa DESERTEC DLR Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt Agência Alemã de Aviação e Astronáutica Fend, Riffelmann Dietmar Brakemeier, capacitação Energia Solar, EPE/GTZ 2009 fonte original: Seminário Solar Technology Dr. Thomas Fend, Dr. Hans-Jürgen Riffelmann; FH Aachen, Abt. Jülich Seite 28 28

29 Fontes e Referências IEA Key World Energy Statistics 2011 International Energy Agency ISET Fraunhofer IWES Kleemann, Meliss REN21 SMA Stadler Institut für Solare Energieversorgungstechnik hoje: Fraunhofer IWES Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Regenerative Energiequellen Kleemann und Meliss Springer 1993 ISBN Global Status Report Renewable Energy Policy Network for the 21st Century Solar Technology AG, Sonnenallee 1, Niestetal, Alemanha Prof. Ingo Stadler Palestra EPE/GTZ sobre Demand Side Management e DESERTEC FH Köln Seite 29 29