Introdução à Eficiência Energética

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1 SEL-0437 Eficiência Energética Introdução à Eficiência Energética Prof. José Carlos de Melo Vieira Júnior Leandro Dias Rosa 1

2 Tópicos de Hoje Evolução do consumo energético Recursos energéticos O que é Eficiência Energética? Auditoria Energética Incentivos à Eficiência Energética no Brasil 2

3 Evolução do Consumo de Energia Na antiguidade, antes de utilizar qualquer artefato para atender suas necessidades, o homem necessitava de aproximadamente kcal/dia (100 W) para sobreviver. Com o domínio do fogo, o Homem aprendeu a usar a energia proveniente do calor para atender algumas necessidade específicas. Entretanto, essa fonte de energia não era suficiente para atender outras necessidades do Homem, à medida em que a raça humana se desenvolvia. Posteriormente, com o desenvolvimento da agricultura e a domesticação de animais, o Homem sentiu dificuldades nos processos de transporte e elevação de cargas. Criou então, mecanismos que usava sua própria força muscular ou a força dos animais. 3

4 Evolução do Consumo de Energia Com isso, o Homem aperfeiçoou o uso da energia mecânica para executar suas tarefas: a utilização de polias, uso do plano inclinado etc. Mais tarde, começou a utilizar a energia proveniente das águas e do vento para substituir o esforço braçal e animal. Surgiram então, mecanismos como moinhos de vento, bombas etc. Até o início do século XVIII a madeira era um dos principais recursos energéticos da humanidade, usada sobretudo para produção de calor para produção de ferro. Com o surgimento das máquinas a vapor, a lenha perdeu lugar para o carvão mineral. O desenvolvimento de motores à combustão interna foi outra etapa importante no aumento das necessidades energéticas da humanidade. Uso de derivados do petróleo como combustível. 4

5 E nos dias atuais? O uso da eletricidade é responsável por grande parte do consumo energético do Homem moderno, que é, em média W. 5

6 Evolução do Consumo de Energia Percebe-se que o uso da energia é um fator de suma importância para o desenvolvimento da Humanidade. Isso se reflete, naturalmente, no desenvolvimento econômico dos países e nos padrões de vida da população. Eventos políticos, como as crises do petróleo na década de 70 e a Guerra do Golfo Pérsico em 1991, e os recentes apagões de energia elétrica no Brasil e em outras partes do mundo mostraram o quanto a energia é importante para a sociedade. Durante as duas últimas décadas o consumo mundial de energia aumentou 25%, sendo que muito desse crescimento foi verificado nos países em desenvolvimento. 6

7 Evolução do Consumo de Energia Como exemplo, cita-se a China cujo consumo de energia primária cresceu 15% de 2003 a Cenário semelhante tem ocorrido na Índia. Movido pelo crescimento de consumo de energia nesses dois países, previsões de agências especializadas montam a um aumento anual de 1,6 a 2,5% no consumo mundial de energia A demanda global por energia triplicou nos últimos 50 anos e pode triplicar novamente nos próximos 30 anos. A maioria dessa demanda no passado ocorreu nos países industrializados, e 90% dela foi satisfeita por combustíveis fósseis. 7

8 Evolução do Consumo de Energia Fonte: MME/2010 8

9 Recursos Energéticos No Brasil: oferta interna de energia em 2015 Fonte: MME/2016 9

10 Recursos Energéticos Petróleo: Em 2015 as reservas mundiais de petróleo registraram 1697,6 bilhões de barris, sendo suficientes para atender a produção global por mais 50,7 anos se for considerada a atual produção. A Figura 1 apresenta a distribuição destas reservas por região e fornece um comparativo com os dados registrados em 1995 e Figura 1 - Reservas de petróleo registradas nos anos de 1995, 2005 e

11 Recursos Energéticos Petróleo: Em 2015 houve um acréscimo de 1,9 milhão de barris por dia (b/d) no consumo de petróleo, enquanto em 2014 o aumento foi de 1,1 milhão de b/d. A produção mundial de petróleo aumentou mais rapidamente do que o consumo pelo segundo ano consecutivo, registrando 2,8 milhões de b/d, o maior crescimento desde

12 Recursos Energéticos Gás Natural: As reservas mundiais de gás natural em 2015 registraram 186,9 trilhões de m³ suficientes para atender por mais 52,8 anos se for considerada a produção atual. A Figura 2 apresenta a distribuição destas reservas por região e fornece um comparativo com os dados registrados em 1995 e Figura 2 - Reservas de gás natural registradas nos anos de 1995, 2005 e

13 Recursos Energéticos Carvão Mineral: O consumo e a produção de carvão mineral em 2015 diminuíram 1,8% e 4%, respectivamente. O declínio na produção foi o primeiro desde 1998, e foi registrado em todas as regiões. As reservas de carvão mineral registraram 891,53 bilhões de toneladas em 2015 e estima-se que este montante seja suficiente para atender a produção global por 114 anos. Figura 3 - Reservas de carvão mineral registradas nos anos de 1995, 2005 e

14 Recursos Energéticos Combustível Nuclear: De acordo com World Nuclear Association (2016), estima-se uma reserva mundial de Urânio igual a 5,7184 milhões de toneladas. Os países que possuem as maiores reservas deste minério são listados na Figura 4. O Brasil se encontra em sétimo lugar, porém, segundo o IBRAM (2012), apenas 30%, aproximadamente, de seu território foi pesquisado. Existem estimativas que o território brasileiro possua mais de 800 mil toneladas de Urânio O consumo mundial atual é de cerca de 63 mil toneladas por ano e, com os recursos disponíveis, estima-se que o Urânio pode ser suficiente para atender a demanda por cerca de 90 anos. 14

15 Recursos Energéticos Combustível Nuclear: Total: 5,7184 milhões de toneladas. Figura 4 Ranking dos países com maiores reservas de Urânio. 15 Fonte: World Nuclear Association

16 Recursos Energéticos Fontes Renováveis de Energia: 16

17 Recursos Energéticos Fontes Renováveis de Energia: os dados da tabela anterior foram retirados das seguintes fontes bibliográficas 17

18 Recursos Energéticos - Análise As fontes de energia alternativas, renováveis ou não, figuram como uma opção interessante para redução do uso das fontes convencionais para fins energéticos sem degradar o meio ambiente. Contudo ainda existem barreiras políticas, econômicas e sociais à sua plena expansão. Para contribuir com os objetivos nobres de produção/fornecimento de energia, preservação dos recursos energéticos não-renováveis e redução da poluição ambiental, práticas de uso eficiente da energia mostram-se, em muitos casos, como alternativas mais rápidas, simples e mais abrangentes. 18

19 Eficiência Energética O que é? Energia Primária Não Fósseis Queda d água Vento Biomassa Solar Urânio Fósseis Carvão Petróleo Gás Natural Energia Secundária álcool gasolina eletricidade diesel Serviço de Energia Calor Frio Transporte Luz Sociedade 19

20 Eficiência Energética O que é? Redução da energia para a realização de um mesmo serviço, sem qualquer prejuízo ao mesmo. Por exemplo, é possível ter o mesmo conforto luminoso substituindo uma lâmpada incandescente por uma fluorescente de mesma luminosidade, mas que consome menor quantidade de energia. Melhorar a eficiência energética de um processo ou serviço provoca a redução no consumo da energia primária necessária para produzir um determinado serviço de energia. Basicamente, as principais práticas envolvem o combate ao desperdício de energia e o aproveitamento da energia perdida (calor) nos processos de conversão. 20

21 Eficiência Energética Eficiência Energética é igual a Racionamento de Energia????? Não. O racionamento de energia é a redução do serviço energético, o que causa algum prejuízo ao processo envolvido. Por exemplo, desligamento de motores de uma determinada linha de produção para atingir uma meta do consumo de energia. 21

22 Eficiência Energética Em linhas gerais, projetos de uso eficiente da energia envolvem duas abordagens: Um ajuste técnico : uso mais eficiente do combustível para desempenhar a mesma tarefa (aspectos tecnológicos); Uma mudança no estilo de vida : utilização consciente de uma menor quantidade de combustível para realizar as mesmas tarefas. Quais as implicações das abordagens acima? Investimento inicial pode ser elevado, mas o retorno financeiro aparece a médio ou longo prazo Postergação na construção de novas fontes (custo das medidas de conservação de energia é menor do que o de produção de energia) 22

23 Eficiência Energética O aumento da ênfase na conservação da energia é baseado em alguns argumentos convincentes: Investimentos em conservação de energia podem gerar um retorno mais rápido do que o investimento em suprimentos de energia Ampliação da duração dos recursos energéticos não renováveis Redução da poluição ambiental As tecnologias de conservação de energia podem ser colocadas em prática muito mais rapidamente do que as tecnologias para aumentar o suprimento de energia Medidas de conservação de energia podem ser prontamente praticadas de alguma maneira por qualquer indivíduo. 23

24 Eficiência Energética Algumas barreiras: Equipamentos mais eficientes tendem a ser caros Resistência a mudanças no estilo de vida Expectativa de tempo de retorno rápido para investimentos em eficiência energética, o que nem sempre acontece Preços muito baixos de combustíveis fósseis Carência de normas claras e de incentivos governamentais 24

25 Eficiência Energética Projeção da demanda total Conservação Auto produção Projeção da demanda a ser atendida pela rede O papel da eficiência energética e da geração distribuída (pelos consumidores) deverá (e tem que) crescer nos próximos anos. 25

26 Auditoria Energética O que é? Análise detalhada das condições de utilização de energia em uma determinada instalação procurando conhecer: Onde, quanto e como a energia é utilizada Como estão as condições dos equipamentos Onde se encontram os desperdícios de energia Proposta de soluções para corrigir/melhorar a utilização de energia de um modo geral 26

27 Auditoria Energética Itens a serem analisados 1. Sistemas Elétricos: Carga elétrica instalada Análise das condições de suprimento (fator de potência, transformadores, qualidade de energia) Estudo do sistema de distribuição da energia elétrica: variações da tensão, conexões elétricas, desequilíbrios de tensões e correntes etc Sistema de iluminação Motores elétricos e demais cargas 27

28 Auditoria Energética Itens a serem analisados 2. Sistemas Térmicos e Mecânicos: Sistemas de ar condicionado e de exaustão Sistema de geração e distribuição de vapor: desempenho da caldeira, perdas térmicas, condições de manutenção e isolamento Sistema de bombeamento e tratamento de água Sistema de refrigeração Fornos: isolamento, perdas térmicas, etc 28

29 Auditoria Energética Subsídios primordiais Consumos mensais de água, energia elétrica e combustível dentro de um horizonte de tempo significativo. Normalmente, utiliza-se um ano Plantas, desenhos e esquemas detalhados da edificação Temperaturas e pressão nos principais pontos, valores medidos e de projeto Características elétricas dos equipamentos e valores medidos associados Instrumentação necessária para cada caso 29

30 Incentivos Caso Brasileiro PROCEL (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica) Criado pelo governo federal em 1985 Promove o consumo racional de energia elétrica, para combater o desperdício e aumentar a eficiência energética Em 2010: economia de cerca de 6,16 bilhões de kwh Equivale a 3,3 milhões de residências 696 milhões de Reais economizados na expansão da geração de energia elétrica 30

31 Incentivos Caso Brasileiro O contrato de concessão firmado pelas empresas concessionárias do serviço público de distribuição de energia elétrica com a ANEEL estabelece obrigações e encargos perante o poder concedente. Uma dessas obrigações consiste em aplicar anualmente o montante de, no mínimo, 0,5% de sua receita operacional líquida em ações que tenham por objetivo o combate ao desperdício de energia elétrica, o que consiste no Programa de Eficiência Energética das Empresas de Distribuição PEE. ( Em 2010, isso correspondeu a 336 milhões de Reais. 31

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