ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 2379EE2 2º semestre de 2017 Prof. Alceu Ferreira Alves http://www4.feb.unesp.br/dee/docentes/alceu/2379teo.htm
Energia O que é Energia? Energia se cria? sistema físico isolado? 2
Energia Energia Total não se especifica qual tipo de energia Soma de todas as energias = Energia Total Conversão de Energia sempre quando aumenta um tipo de energia, outro tipo diminui Quais formas de energia você conhece? Mecânica (Potencial, Cinética) Elétrica Térmica Nuclear Química 3
Origem das principais fontes de energia Biomassa (energia da matéria orgânica): provém da energia solar transformada em energia química através da fotossíntese Hidrelétrica: o ciclo das águas ocorre devido à energia solar, que causa evaporação, condensação, chuvas, degelo devido ao calor Eólica: o Sol causa diferenças de temperatura e pressão nasuperfície da terra (incluindo oceanos), provocando movimento das massas de ar Carvão, Petróleo, Gás Natural: resultam da decomposição de matéria orgânica ao longo de milhões de anos, indiretamente pela ação do Sol SOL PRINCIPAL FONTE DE ENERGIA DO PLANETA TERRA 4
Fontes Renováveis Considera-se renovável uma fonte de energia INESGOTÁVEL para os padrões humanos de utilização (podem ser utilizadas continuamente e nunca se acabam) SOL previsão de aproveitamento: 8 bilhões de anos EXEMPLOS: Energia Solar (direta) Hidráulica, Eólica Oceânica (ondas), Geotérmica, Biomassa 5
Fontes Não-Renováveis Considera-se não-renovável uma fonte de energia que pode se ESGOTAR, dentro dos padrões humanos de utilização (se continuarem a ser utilizadas, deverão se extinguir) PETRÓLEO previsão de esgotamento das reservas até 2050 EXEMPLOS: Gás natural, Carvão mineral Xisto betuminoso, Petróleo Urânio 6
Fontes de Energia Limpa Considera-se limpa uma fonte de energia que não gera resíduos durante a sua operação EXEMPLOS: Energia Solar (direta): térmica, fotovoltaica Hidráulica, Eólica Oceânica (ondas ou marés) Geotérmica Célula a hidrogênio 7
Fontes de Energia Suja Considera-se suja uma fonte de energia que gera resíduos, contaminantes ou não, durante a sua operação EXEMPLOS: Combustíveis fósseis Petróleo, Carvão, Xisto Urânio Biomassa 8
Fontes de Energia ENERGIA NÃO-RENOVÁVEL ENERGIA RENOVÁVEL COMBUSTÍVEL FÓSSIL COMBUSTÍVEL NUCLEAR ENERGIA SOLAR ENERGIA NÃO-SOLAR PETRÓLEO FISSÃO INDIRETA DIRETA CARVÃO HIDRÁULICA TÉRMICA MAREMOTRIZ GÁS NATURAL FUSÃO EÓLICA FOTOVOLTAICA GEOTÉRMICA ONDOMOTRIZ BIOMASSA CÉLULA DE HIDROGÊNIO ENERGIAS CONTAMINANTES (apresentam resíduos) ENERGIAS LIMPAS (sem resíduos contaminantes) 9
Fontes de Energia 10
Discussão Qual fonte de energia, em sua opinião, é mais prejudicial ao meio ambiente? Usina Termonuclear Usina Hidrelétrica Usina Termoelétrica a Gás Natural Usina Termoelétrica a Carvão Mineral 11
Exemplos de Sistemas de Energia Hidrelétrica 12
Exemplos de Sistemas de Energia Solar Térmica Concentrador Linear perfil côncavo-parabólico 13
Exemplos de Sistemas de Energia Solar Térmica 14
Exemplos de Sistemas de Energia Usina Termosolar de Mojave (Califórnia EUA) 15
Energia Solar Térmica + de 200 milhões de residências utilizam coletores solares para aquecimento de água fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2012 16
Energia Solar Térmica Participação mundial dos 12 maiores utilizadores fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2016 17
Exemplos de Sistemas de Energia Energia Solar Fotovoltaica 18
Energia Solar Fotovoltaica 40 GW entraram em operação somente em 2014 Total de energia solar FV em operação em 2014 é quase VINTE vezes superior ao total em 2008 Reino Unido e Alemanha foram os países que mais instalaram FV na Europa em 2014 O Brasil contratou 31 parques FV em 2014, representando apenas 1GW de futuras instalações 19
Evolução da Capacidade Mundial Instalada de Energia Solar Fotovoltaica fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2015 20
Evolução da Capacidade Mundial Instalada de Energia Solar Fotovoltaica fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2017 21
Evolução da Capacidade Mundial Instalada de Energia Solar Fotovoltaica fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2017 22
Exemplos de Sistemas de Energia Energia Eólica Aerogeradores com máquinas de eixo horizontal (offshore) 23
Exemplos de Sistemas de Energia Energia Eólica Aerogeradores com máquinas de eixo vertical 24
Energia Eólica 16% de aumento no ano de 2014 (51 GW) Entre 2006 e 2011 cresceu a uma taxa anual média de 26% A capacidade total instalada dobrou entre 2005 e 2008 E triplicou entre 2008 e 2014 Alemanha é o líder na Europa 25
Evolução da Capacidade Mundial Instalada de Energia Eólica fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2015 26
Evolução da Capacidade Mundial Instalada de Energia Eólica fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2017 27
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Exemplos de Sistemas de Energia Energia obtida das correntes marítimas 29
Exemplos de Sistemas de Energia Energia Ondomotriz (obtida das ondas do mar) Com flutuadores Com uso de barreira 30
Exemplos de Sistemas de Energia Usina Piloto em Pecém (Ce/Brasil) 2012 31
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Exemplos de Sistemas de Energia Energia Maremotriz (aproveitamento da variação das marés) 33
Exemplos de Sistemas de Energia Energia Maremotriz (aproveitamento da variação das marés) 34
Exemplos de Sistemas de Energia Usina Maremotriz de La Rance França 35
Exemplos de Sistemas de Energia Usina geotérmica 36
Exemplos de Sistemas de Energia Queima de Biomassa 37
Biomassa Biomassa é toda matéria orgânica não fóssil, de origem animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produção de calor, para uso térmico industrial ou para geração de eletricidade. Exemplos: Carvão vegetal Briquetes Etanol Biodiesel Biogás de lixo NO BRASIL Em 2010, a participação da biomassa na matriz energética brasileira foi de 31%, sendo: 17,7% de produtos da cana 9,5% de lenha 3,8% de outros resíduos. 35
Consumo Final de Energia Global fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2015 36
Participação das Energias Renováveis no Consumo Final de Energia Global fonte: REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, dados de 2016 37
Consumo Final de Energia Elétrica fonte: REN21: Renewable 2010 Global Status Report, fig. 3, pag. 16. 38
Futuro dos Combustíveis Fósseis Considerando o esgotamento progressivo das reservas de petróleo, estas durarão em torno de 41 anos, e as de gás natural, 67 anos. fontes: Revisão Estatística de Energia Mundial de 2004, estudo da Bristish Petroleum; Instituto Internacional de Economia, 2003 39
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Filme Cosmos episódio 12 O Novo Mundo Livre 44