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Ciências do Ambiente e Educação Ambiental Energia Eólica, Solar, Hidrelétricas e Termoelétricas10 •Resolução SEDEST nº 07/2021, referente a geração de energia elétrica a partir de fonte eólica; •Resolução SEDEST nº 08/2021, destinada aos biodigestores que possuam o aproveitamento energético do biogás gerado; •Resolução SEDEST nº 09/2021, para as unidades de geração de energia elétrica a partir de potencial hidráulico (CGH, PCH e UHE); •Resolução SEDEST nº 10/2021, para as atividades e empreendimentos de cogeração de energia; •Resolução SEDEST nº 11/2021, destinada aos empreendimentos de geração de energia elétrica a partir de fonte solar; •Resolução SEDEST nº 13/2021, apresenta as diretrizes e procedimentos para os sistemas de transmissão, distribuição e subestação de energia elétrica, •Resolução SEDEST nº 12/2021 é destinada aos Sistemas de Distribuição e Transporte de Gás. Legislação Vigente – IAT-PR Licenciamento ambiental e estudos ambientais Estudo Ambiental São trabalhos técnicos elaborados por profissionais habilitados, tendo por objetivo a caracterização de um determinado ambiente, a previsão de impactos ambientais resultantes da implantação ou alteração de um determinado empreendimento, bem como o estabelecimento de medidas mitigadoras, potencializadoras ou compensatórias dos impactos identificados; Licença Ambiental Ato administrativo pelo qual o órgão ambiental competente estabelece as condições, restrições e medidas de controle ambiental que deverão ser obedecidas pelo empreendedor, pessoa física ou jurídica, para localizar, instalar, ampliar e operar empreendimentos ou atividades utilizadoras dos recursos ambientais consideradas efetiva ou potencialmente poluidoras ou aquelas que, sob qualquer forma, possam causar degradação e/ou modificação ambiental; Fonte: Paraná (2021). Resolução SEDEST nº 07/2021 Licenciamento ambiental e estudos ambientais – IAT-PR Resolução SEDEST nº 13/2021 Subestação Licenciamento ambiental e estudos ambientais – IAT-PR Resolução SEDEST nº 13/2021 Transmissão e distribuição 01. ENERGIA EÓLICA Energia Eólica • Uma das primeiras fontes naturais de energia a serem utilizadas. • Indícios da existência de moinhos de vento na Babilônia e na China entre 2000 e 1700 a.C. para bombear água e moer grãos. • Moinhos introduzido na Europa no Séc. XII e, em 1750 a Holanda tinha 8 mil deles e Inglaterra 10 mil. Histórico Holanda Babilônia Energia Eólica •Década de 1970 = Crise energética •EUA. 1973 Nasa constrói Departamento de Energia • 1975. Turbina Eólica de 100 kW próxima a Sandusky – Ohio •Apresentaram falhas em seus componentes por causa da fadiga dos metais. Histórico Energia Eólica • O termo eólico vem do latim aeolicus, que pertence a Éolo, o Deus dos ventos na mitologia grega. Definição Energia Eólica • A energia eólica é a energia cinética que existe no vento (massas de ar em movimento) e tem sua origem no aquecimento causado pela energia eletromagnética do sol (energia solar). • A energia cinética do vento normalmente é convertida em energia mecânica por moinhos e cataventos, ou em energia elétrica por turbinas eólicas (ou aerogeradores). Energia Eólica Definição de Vento • Vento consiste no deslocamento de massas de ar, sendo que é consequência do movimento do ar de um ponto no qual a pressão atmosférica é mais alta em direção a um ponto onde ela é mais baixa. • Elementos que interferem na pressão atmosférica: temperatura e altitude• Zona de baixa altitude = zona de alta pressão atmosférica • Zona de elevada altitude = zona de baixa pressão atmosférica Energia Eólica • Radiação solar = forma de distribuição desigual, criando zonas térmicas e regiões de alta e baixa pressão atmosférica Definição de Vento • Variação de pressão atmosférica = responsável pelo movimento das massas de ar. Energia Eólica Circulação geral atmosférica Energia Eólica •Altitude (m) •Temperatura média anual (º C) •Umidade relativa do ar média anual (%) •Velocidade média anual do vento (m/s) •Máxima rajada de vento local (m/s) •Altura de medição do vento (m) •Direção predominante do vento (m) Estudos para aproveitamento Eólico Anemômetro http://abeeolica.org.br/wp-content/uploads/2020/06/Boletim-Anual-de-Gera%C3%A7%C3%A3o-2019.pdf http://abeeolica.org.br/wp-content/uploads/2020/06/Boletim-Anual-de-Gera%C3%A7%C3%A3o-2019.pdf Energia Eólica Fonte: Abeeólica (2020) Energia Eólica Panorama da Energia Eólica no Brasil Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica Panorama da Energia Eólica no Brasil Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica Panorama da Energia Eólica no Brasil Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica Funcionamento dos aerogeradores Esquema de Funcionamento de um Aerogerador Fonte: Centrais Eléctricas (2013) Energia Eólica 1. Meio Biótico • Flora • Supressão de vegetação • Fauna: • Risco de colisão com os aerogeradores (rotores, pás e torres de suporte); • Perturbação na migração (mudanças dos padrões) • Perda de habitat de reprodução e alimentação • Afugentamento da fauna (ruídos) Impactos ambientais Energia Eólica 2. Meio Físico • Desmatamento, topografia e terraplanagem (vias de acesso, etc) • Degradação da área afetada (Abertura de corte transversais e longitudinais e aterros, para abertura de vias de acesso, área de manobra para caminhões, pás mecânicas e tratores de esteira e preparação terreno para canteiro de obras); • Alteração do nível hidrostático do lençol freático (consumo de água para fabricação do concreto – fundação das torres eólicas, etc) Impactos ambientais Ricardo M. Albertin (2020) Ricardo M. Albertin (2020) Energia Eólica 3. Meio socioeconômico •Emissão de ruído • Impacto visual • Interferências eletromagnéticas •Efeito estroboscópico • Incêndio em aerogeradores • Interferências locais Impactos ambientais Emissão de ruído 1. Ruído Mecânico de engrenagens e geradores 2. Ruído Aerodinâmico das pás Medidas Mitigadoras -Materiais de isolamento -Projetos modernos com otimização para redução do ruído aerodinâmico Programas Ambientais -ABNT NBR 10155 E 10152 (Ruídos) Distúrbios de sono, dor de cabeça, pressão no ouvido, zumbido, dor de cabeça, tontura, irritabilidade, problemas de concentração, etc Impacto visual Modernos aerogeradores: altura de 100m e comprimento das pás acima de 30m → Zonas de Visibilidade Teórico (Zona I, II, III e IV) Medidas Mitigadoras -Distribuição de turbinas em linha -Tamanho e tipo similares -Seleção de design de turbinas (torre e cor) de acordo com a paisagem -Uso de três lâminas girando na mesma direção Incêndios em aerogeradores Causas -Pane elétrica -Contribuição do vento -Incêndio de difícil controle -Aquecimento excessivo (falhas) de componentes mecânicos ou elétricos Materiais inflamáveis: -400 Litros de óleo (graxa lubrificante) -Revestimentos de plásticos e fibra de vidro 2013. Parque eólico Piet Wit - Ooltgensplaat Holanda Medidas -Detector de calor e fumo -Desligamento automático da turbina ou redução da atividade quando as temperaturas atingirem determina valor pré-estabelecido – Monitoramento em tempo real -Para-raios -Instalação de barreiras protetoras de calor para proteger os materiais inflamáveis certificação SE0077 Interferências locais Implantação -Aumento fluxo de veículos -Poluição sonora -Insegurança no trânsito -Aumento temporário da densidade demográfica local -Geração de emprego -Dinamização das atividades econômicos e aumento da especulação imobiliária -Geração de resíduos sólidos e líquidos (canteiro de obras / construção) Medidas -Sinalização das obras e viária -Isolamento necessário -Instalações de dispositivos de segurança e divulgação para a comunidade -Carga de peso nas vias de acesso (Transporte de aerogeradores) certificação SE0077 Energia Eólica Usina de Energia Eólica (UEE) – Estudo de Caso Parque Eólico Barra dos Coqueiros (Sergipe)• 23 Vinte e três unidades aerogeradoras totalizando 34,5 MW de capacidade instalada Energia Eólica Usina de Energia Eólica (UEE) Energia Eólica Usina de Energia Eólica (UEE) – Impactos socioeconômico Proximidade com residências Usina de Energia Eólica (UEE) – Offshore Plantas Offshore • Instaladas no mar • Países Europeus Mar Norte • Brasil abundância de terras • licenciamento de três novos projetos para a construção de eólicas offshore, que somam 9 GW de capacidade instalada em 600 aerogeradores • Ausência de terras (Holanda, Dinamarca, Alemanha) • Alto custo de instalação → Porém excelente potencial eólico • Alto potencial (potencias superiores a 1.000 MW) Usina de Energia Eólica (UEE) – Offshore Plantas Offshore • Brasil: Atualmente, sete projetos de eólicas offshore no Brasil estão com pedido de licenciamento ambiental: 03 Neoenergia: Águas Claras (RS), Maravilha (RJ) e Jangada (CE), com 9 GW (600 aerogeradores); 01 Equinor: Aracatu 1 e 2, com 4 GW; 02 BI Energia: Camocim (CE) e Caucaia (CE), com 1,5 GW; Caucaia – o mais adiantado – audiência publica em 11 março 2020. Estudo não foi suficiente e a LP foi negada e o processo está para ser arquivado. 01Eólicas do Brasil: Asa Branca (CE), com 0,7 GW. Fonte: https://epbr.com.br/ibama-conclui-termo-de-referencia-para-eolicas-offshore/ IBAMA (2020) https://epbr.com.br/eolicas-offshore-novos-projetos-somam-9-gw-de-capacidade-instalada/ https://epbr.com.br/equinor-licencia-parques-eolicos-offshore-com-4-gw-no-rio-e-espirito-santo/ https://epbr.com.br/assunto/bi-energia/ https://epbr.com.br/ibama-conclui-termo-de-referencia-para-eolicas-offshore/ Plantas Offshore no Brasil Ceará – Nordeste (complexo Jangada) (27 km da costa) Projeto - NEOENERGIA Fonte: https://epbr.com.br/eolicas-offshore-novos-projetos-somam-9-gw-de-capacidade-instalada/ Plantas Offshore no Brasil Rio de Janeiro (complexo maravilha) (27 km da costa) Projeto - NEOENERGIA Fonte: https://epbr.com.br/eolicas-offshore-novos-projetos-somam-9-gw-de-capacidade-instalada/ Plantas Offshore no Brasil Rio Grande do Sul – complexo Águas Claras – (7 km da costa) Projeto - NEOENERGIA Fonte: https://epbr.com.br/eolicas-offshore-novos-projetos-somam-9-gw-de-capacidade-instalada/ Licenciamento ambiental e estudos ambientais – IAT-PR Eólica (EOL) 02. TERMELÉTRICAS Termoelétricas e Bionergia Usina termoelétrica ou termelétrica ou central termoelétrica é uma instalação industrial usada para geração de energia elétrica a partir da energia liberada por qualquer produto que possa gerar calor, como bagaço de diversos tipos de plantas, restos de madeira, óleo combustível, óleo diesel, gás natural, urânio enriquecido e carvão natura. Conceito Fonte: Teixeira et al. (2003) https://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia Termoelétricas 1. Não Renováveis 2. Renováveis Termoelétrica Fonte: Teixeira et al. (2003) Carvão Mineral Gás natural Desmatamento Resíduos vegetais Resíduos animais Resíduos urbanos Termoelétricas Funcionamento Termoelétricas e Bionergia Termoelétricas UEG Araucária Ltda. Copel (80%) + Petrobrás (20%) Termoelétricas Centrais termoelétricas a carvão mineral no Brasil Combustível: Carvão mineral, extraído em jazidas da região. Potência instalada: 20 MW Histórico - A instalação da usina deu-se em duas fases. A primeira foi em 1963 com duas caldeiras e dois grupos geradores, e a segunda em 1966 com a instalação da caldeira 3. Em 1969 a Copel adquiriu a Utelfa, e em 1974 instalou o terceiro grupo. Em 1986 foi desmobilizado o grupo gerador 2. Em 1997 a operação e a manutenção da usina foram terceirizadas, sendo executadas atualmente pela Companhia Carbonífera do Cambuí, que também é responsável pelo fornecimento do carvão consumido na planta Termoelétricas • Construção em menor tempo em relação às hidrelétricas – Energia de forma rápida • Podem ser instaladas em locais próximos às regiões de consumo, reduzindo o custo com torres e linhas de transmissão • São alternativas para países que não possuem outros tipos de fontes de energia Vantagens Fonte: Teixeira et al. (2003) Termoelétricas • Como são usados combustíveis fósseis para queimar e gerar energia, há uma grande liberação de poluentes na atmosfera. Estes poluentes são responsáveis pela geração do efeito estufa. • O custo final deste tipo de energia é mais elevado do que a gerada em hidrelétricas, em função do preço dos combustíveis fósseis. Desvantagens Fonte: Teixeira et al. (2003) Termoelétricas • Biomassa = Bioenergia • Toda matéria de origem vegetal ou animal existente na natureza ou gerada pelo homem e/ou animais: BIOMASSA Fonte: PHILIPPI JR (2016) -Resíduos sólidos urbanos -Resíduos agrícolas (bagaço cana de açúcar, Casca de arroz, casca de cereal, madeira, pastagem, dejetos de suínos, frangos, ETE, etc.) Termoelétricas •Dejetos (Estrume e Urina) • Brasil: apenas rebanhos confinados de suínos, bovinos e aves = Produção de 410.000.000 t/anos •→ CONTAMINAÇÃO DO SOLO •→ CONTAMINAÇÃO ÁGUA SUPERFICIAL •→ CONTAMINAÇÃO ÁGUA SUBTERRÂNEA •→ CONTAMINAÇÃO DO– AR (CO2 CH4) BIOMASSA Fonte: PHILIPPI JR (2016) EFEITO ESTUFA=MUDANÇAS CLIMÁTICAS 03. HIDRELÉTRICAS Barragens Panorama Mundial Barragens Panorama Mundial Estados Unidos Canadá Brasil Rússia China 1897 foi construída a Usina Hidrelétrica de Niágara Falls - EUA Hidrelétricas Histórico • Brasil → 1º aproveitamento hidrelétrico para atendimento público e 1º Central Elétrica da América do Sul •Marmelo (1889) → Atendimento a Cidade de Juiz de Fora UHE Itaipu Licenciamento ambiental e estudos ambientais – IAT-PR CGH - Central Geradora Hidrelétrica - unidade geradora de energia elétrica a partir de potencial hidráulico cuja potência instalada seja superior a 500 kW (quinhentos quilowatts) e de até 5 MW (cinco megawatts); MGH - Minigeradora Hidrelétrica - unidade geradora de energia elétrica a partir de potencial hidráulico cuja potência instalada seja superior a 75 kW (setenta cinco quilowatts) e até 500 kW (quinhentos quilowatts); PCH - Pequena Central Hidrelétrica - Empreendimento de geração de energia com potência instalada superior a 5 MW (cinco megawatts) e igual ou inferior a 30.000 kW (trinta mil kilowatts); e possua área de reservatório de até 3 km² (três quilômetros quadrados), excluindo a calha do leito regular do rio. A restrição com relação área alagada não se aplica aos aproveitamentos hidrelétricos cujo dimensionamento, comprovadamente, tenha sido baseado em outros objetivos que não o de geração de energia elétrica; UHE - Usina Hidrelétrica de Energia - é toda usina hidrelétrica cuja capacidade instalada seja superior a 30 MW (trinta megawatts), ou que possua reservatório maior que 3 km² (300 ha) ou assim definidas pela ANEEL; Panorama Brasil • 364 (Central de Geração Hidrelétrica – CGH) • 412 (Pequena Central Hidrelétrica – PCH) • 190 (Usinas Hidrelétrica – UHE) ANEEL (2017) CGH PCH UHE ANEEL (2010) Usinas Hidrelétricas no Brasil UHE Hidrelétricas Etapas para funcionamento Hidrelétricas Impactos Ambientais Fase de Implantação e operação Hidrelétricas Impactos Ambientais - UHE •Meio Socioeconômico - Impacto dos novos projetos no perfil demográfico da região, nas áreas urbanas e rurais -Processo de desapropriação de lotes -Geração de emprego -Aumento de acidentes, tráfego de drogas, alcoolismo, prostituição e a violência -Acidentes com animais peçonhentos e de doenças infectocontagiosas e parasitárias -Desenvolvimento regional e qualidade de vida Hidrelétricas Impactos Ambientais - UHE •Meio Físico -Alteração da qualidade de água -Alteração da quantidade de água subterrânea e superficial -Alteração do balanço hídrico -Alteração nos usos da água -Aumento do assoreamento das águas superficiais -Eutrofizaçãoe aumento da turbidez -Alteração dos padrões de vento -Compactação do solo -Erosão superficial -Alteração da estrutura do solo e fertilidade Hidrelétricas Impactos Ambientais - UHE •Meio Biológico -Alteração da composição da fauna -Aparecimento de espécies exóticas -Aparecimento de vetores -Atropelamento de animais -Aumento da caça e pesca -Destruição de habitats -Mortandade de peixes e interrupção da migração -Efeitos de borda -Isolamento de habitats -Perda de conexão entre fragmentos florestais -Perda da cobertura vegetal 04. ENERGIA SOLAR Energia Solar Energia solar 2.1 Fotovoltaica 2.2 Heliotérmica Produção eletricidade (células solares e geradores de calor) 1. Térmica 2. Geração Elétrica • Aquecimento das edificações • Aquecimento da água Energia Solar 2.1. Energia Fotovoltaico • Painel fotovoltaico é a alternativa viável de energia renovável disponível para atender região Norte do País;; • Economia de combustível fóssil e redução de emissão de GEE (Gases do Efeito Estufa) • Sistema simples com a adição de gerador fotovoltaico sem capacidade de armazenamento de energia à uma planta térmica alimentada com óleo diesel. • Barreira = Investimento inicial Energia Solar 2.1. Energia Fotovoltaico • Painel fotovoltaico é a alternativa viável de energia renovável disponível para atender região Norte do País;; • Economia de combustível fóssil e redução de emissão de GEE (Gases do Efeito Estufa) • Sistema simples com a adição de gerador fotovoltaico sem capacidade de armazenamento de energia à uma planta térmica alimentada com óleo diesel. • Barreira = Investimento inicial Energia Solar 2.2. Energia Heliotérmica • Equipamentos mais sofisticados (do que os fotovoltaicos) • Orientam a radiação solar coletada para um ponto concentrados com a finalidade de produzir temperaturas elevadas. • Equipamentos ainda caros • Brasil: pesquisas Cepel/Eletrobrás Energia Solar 2.2. Energia Heliotérmica Utilizam-se concentradores, como espelhos, para focar a energia em um ponto específico, seja no topo de uma torre ou em um tubo a vácuo, para aquecer o líquido que há dentro e usar este líquido para gerar vapor e alimentar uma turbina elétrica a vapor. Energia Solar 2.2. Energia Heliotérmica O calor do Sol é captado e armazenado para, depois, ser transformado em energia mecânica e, por fim, em eletricidade. O calor captado aquece um líquido que passa pelo receptor, chamado de Fluido Térmico. Esse líquido armazena o calor e serve para aquecer a água dentro da usina e gerar vapor. A partir daí, a usina heliotérmica segue os mesmos processos de uma usina termoelétrica: o vapor gerado movimenta uma turbina e aciona um gerador, produzindo, assim, energia elétrica.
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