Prof. Augusto C. Pavão Fontes Alternativas de Energia (3 créditos/45 aulas) Ementa O problema energético global. Aproveitamento das energias solar, eólica, hidráulica e da biomassa. Energia solar e as células fotovoltaicas. Energia solar para dessalinização de água. Energia solar para refrigeração e aquecimento. Energia eólica utilizada no bombeio de água e na geração de energia elétrica. Dimensionamento. Desenvolvimento de projeto que utilize fontes alternativas. Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 1
Bibliografia FRANK R.C., HARRY R., Uso da Biomassa para Produção de Energia na Indústria Brasileira, 2005, Editora Unicamp. CORTEZ L.A.B., GOMEZ E.O., LORA E.D.S, Biomassa para Energia, 2008, Editora Unicamp. ALDABO R., ENERGIA SOLAR, 2002, Editora ArtLiber. Bezerra A.M., Aplicações Térmicas da Energia Solar, 2001, Editora UFPB. ALDABO R., Energia Eólica, 2003, Editora ArtLiber. FARRET F.A., Aproveitamento de Pequenas Fontes de Energia Elétrica, 1999, Editora UFSM. ELETROBRAS, Manual de Microcentrais Elétricas, www.eletrobras.com.br/ EM_Biblioteca/ publicacoes.asp WOLFGANG P, Energia Solar e Fontes Alternativas, Editora Hemus, 2002. ALDABO, R, Energia Solar, Editora: Artliber, 2002. VASCONCELLOS, G. F., Biomassa - A Eterna Energia do Futuro - A Eterna Energia do Futuro, Editora Senac São Paulo, 2002. ALDABO, R, Célula Combustível a Hidrogênio - Fonte de Energia da Nova Era, Editora Artliber, 2004. ALDABO, R, Energia Eólica, Editora: Artliber, 2002. TOLMASQUIM, M T, Fontes Renováveis de Energia no Brasil, Editora: Interciência, 2003. TOLMASQUIM, M T, Alternativas Energéticas Sustentáveis no Brasil, Editora: Relume-Dumara, 2004. Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 2
O Problema Energético Global Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 3
Definições básicas Fontes de energia convencionais renováveis alternativas limpas sustentáveis Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 4
Definições básicas Fontes de energia convencionais são as fontes tradicionais de energia: Usinas hidrelétricas de grande porte Usinas nucleares Termoelétricas movidas a carvão mineral, óleo combustível e gás natural Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 5
Definições básicas Fontes de energia alternativas são as fontes de energia que estão surgindo como alternativa às fontes convencionais: Usinas eólicas Energia solar fotovoltaica Queima de biomassa (cana de açúcar, por exemplo) Pequenas centrais hidrelétricas Força das marés Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 6
Definições básicas Fontes de energia renováveis são aquelas cuja utilização pela humanidade não representa qualquer variação significativa em seu potencial, que em muitos casos está avaliado para uma duração de vários milhões de anos (energia solar, gravitacional, eólica), e aquelas outras cuja reconstituição pode ser feita sem grandes dificuldades, em intervalos de tempo de apenas alguns anos ou menos, como no caso da biomassa, são designadas fontes renováveis de energia. Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 7
Definições básicas Fontes de energia limpa são aquelas cuja utilização pela humanidade representa um mínimo de poluição ou dano ao meio ambiente, pois, de alguma forma, sempre há impacto no meio ambiente. Exemplo: as usinas eólicas causam um impacto visual no meio ambiente, embora muitas vezes o conhecimento de que se trata de uma fonte de energia limpa torne a sua visão agradável a grande parte da população. Além disso, se situadas em rotas migratórias de pássaros podem ocorrer danos ecológicos. Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 8
Definições básicas O conceito de Fontes de energia sustentáveis está relacionado com o conceito mais amplo de desenvolvimento sustentável: O Desenvolvimento Sustentável é aquele que atende às necessidades da geração presente sem comprometer a capacidade das futuras gerações de atender às suas necessidades Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 9
Definições básicas Convencionais Limpas Renováveis Alternativas Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 10
Importância das fontes alternativas As fontes de energia alternativa também devem ser analisadas no contexto da inclusão. Exemplo: Um painel fotovoltaico pode fornecer energia a uma pequena comunidade isolada. Nesse caso não são tão importantes a eficiência nem a quantidade de energia produzida, mas sim o fato de que é uma solução viável para fornecimento de energia elétrica a essa comunidade. Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 11
Importância das fontes alternativas Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 12
Panorama Mundial Os seguintes fatores permitem formar um panorama: Os combustíveis fósseis não são renováveis e agridem o meio ambiente. O petróleo está em uma curva de declínio de oferta o que levará a um aumento de preços. Fontes alternativas podem atuar tanto como complementos e substitutos importantes da matriz energética quanto como agentes de preservação do meio ambiente Usinas nucleares também enfrentam muita oposição de grupos ambientalistas e de grande parte da população devido aos riscos Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 13
Panorama Mundial A tonelada equivalente de petróleo (tep) é a unidade comum na qual se convertem as unidades de medida das diferentes formas de energia. Os fatores de conversão são calculados com base no poder calorífico superior de cada energético em relação ao do petróleo, de 10.800 kcal/kg. Para a oferta e demanda de hidráulica e eletricidade é utilizado o fator de 0,29 tep/mwh, resultado da razão entre o consumo médio de óleo combustível em kcal/kwh nas termelétricas brasileiras e o poder calorífico superior do petróleo (3132/10800). É o fator que representa, portanto, a equivalência térmica da geração elétrica. Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 14
Matriz Energética Brasileira (2005) Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 15
Matriz de geração de energia elétrica global e brasileira Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 16
Princípios norteadores do setor energético brasileiro Reconhecer a hidroeletricidade como fonte prioritária para a expansão da oferta de energia e a gestão integrada do estoque de água Perseguir a diversificação considerando o caráter complementar das demais fontes Alcançar a universalização do atendimento Fonte: Ministério da Minas e Energia Energético Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 17
PROINFA Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 18
PROINFA - histórico Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 19
PROINFA fontes contempladas Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 20
Empreendimentos Eólicos ligados ao PROINFA Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 21
Custo comparativo de energias alternativas Sistema Custo da energia (R$/MWh) Biogás 67 a 90 Fotovoltaico 200 a 400 Eólico 50 a 80 Biomassa 40 a 70 Motor Diesel 100 a 300 PCH 20 a 40 Dados de 2005 Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 22
Exemplo: posição do Brasil em relação ao mundo energia eólica Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 23
Atividade Faça dois gráficos em que o eixo horizontal corresponde ao tempo (anos da tabela da página anterior) e o eixo vertical corresponde à capacidade instalada dos seguintes países (região): Alemanha, Estados Unidos, Brasil e África e Oriente Médio. Em um dos gráficos, no eixo vertical indique o valor em MW instalado. No segundo gráfico, o eixo vertical deve ser normalizado da seguinte forma: Para cada país, considere que a potência instalada em 1997 é igual a 1,0 e indique as potências instaladas nos outros anos em função dessa normalização. Exemplo: Alemanha: em 1997: 2080 MW 1,0 em 2002: 12001 MW 5,8 Dessa maneira será possível verificar o crescimento relativo da energia eólica em cada país, independente do valor absoluto. Refaça o segundo gráfico só para o Brasil, acrescentando os dados de 2005 e 2007 do gráfico do PROINFA. Fontes alternativas de Energia - o problema energético global 24