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Eficiência Energética ­ (CCE1494)
Prof.: Igor Jasmim
Recursos Energéticos
28/09/2022
Eficiência Energética ­ (CCE1494)
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PLANO DE ENSINO
Unidade 2 ­ Recursos Energéticos
2.1 Recursos Não Renováveis
2.1.1 Carvão
2.1.2 Petróleo
2.1.3 Gás Natural
2.1.4 Nuclear
2.2 Recursos Renováveis
2.2.1 Eólica
2.2.2 Solar
2.2.3 Hídrica
2.2.4 Ondas e Marés
2.2.5 Geotérmica
2.2.6 Biomassa
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SIN
O sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil é um sistema hidro-termo-eólico de grande porte, com predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. O Sistema Interligado Nacional é constituído por quatro subsistemas: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e a maior parte da região Norte.
 
A interconexão dos sistemas elétricos, por meio da malha de transmissão, propicia a transferência de energia entre subsistemas, permite a obtenção de ganhos sinérgicos e explora a diversidade entre os regimes hidrológicos das bacias. A integração dos recursos de geração e transmissão permite o atendimento ao mercado com segurança e economicidade.
 
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SIN
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SIN
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Carga - SIN
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Carga - SIN
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Balanço de Energia - SIN
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Recursos Não Renováveis
Carvão
No Brasil, a energia de carvão mineral é usada nas termelétricas, as quais são acionadas principalmente em períodos de crise hídrica, quando os níveis dos reservatórios das usinas hidrelétricas estão baixos.
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Recursos Não Renováveis
Carvão
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Recursos Não Renováveis
Petróleo
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Recursos Não Renováveis
Petróleo
O petróleo é um recurso natural não renovável, ou seja, não possui capacidade de regeneração, sendo, assim, finito. Esse elemento é considerado, ainda, um combustível fóssil, sendo uma fonte de energia formada, há milhões de anos, por meio da decomposição de restos de animais e vegetais.
O petróleo é utilizado, para além de fonte de energia, na produção de diversos bens industriais, como lubrificantes e plásticos. A importância desse recurso está atrelada, em nível mundial, à grande dependência do petróleo no desenvolvimento das atividades humanas, com destaque para a geração de energia. Sendo assim, é um bem valioso, que possui grande importância histórica e econômica, além de influenciar disputas geopolíticas em todo o globo.
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Recursos Não Renováveis
Petróleo
A listagem abaixo apresenta os principais derivados do petróleo:
gasolina;
óleo diesel;
gás liquefeito de petróleo (gás de cozinha);
óleos lubrificantes diversos;
querosene;
plásticos;
asfalto.
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Recursos Não Renováveis
Gás Natural
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Recursos Não Renováveis
Gás Natural
O gás natural é um combustível fóssil encontrado em depósitos subterrâneos situados a quilômetros de profundidade. É muito utilizado na geração de calor e de eletricidade.
"O gás natural é um combustível de origem fóssil composto por uma mistura de hidrocarbonetos como o metano e o etano. Ele é encontrado em depósitos subterrâneos comumente associados ao petróleo, mas pode ocorrer também de maneira isolada. A obtenção de gás natural se dá por meio de prospecção, análise e exploração. O material então é direcionado para as refinarias e delas para o consumidor final, como indústrias e residências. A utilização do gás natural apresenta muitas vantagens, como a alta produtividade e a baixa emissão de poluentes, mas deve ser feita de maneira racional, por se tratar de uma fonte de energia limitada na natureza.
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Recursos Não Renováveis
Nuclear
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Recursos Não Renováveis
Nuclear
"A energia nuclear, também chamada atômica, é obtida a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia. A energia nuclear mantém unidas as partículas do núcleo de um átomo. A divisão desse núcleo em duas partes provoca a liberação de grande quantidade de energia.
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
"A energia eólica é um tipo de energia renovável gerada da força dos ventos. A estrutura em que ocorre a conversão da energia cinética em eletricidade é chamada de aerogerador ou turbina eólica. Trata-se de uma energia consideravelmente mais barata do que as demais, e que não gera emissão de poluentes na atmosfera. Por outro lado, as estruturas instaladas causam ruídos e impactam diretamente a fauna local, podendo levar à morte de pássaros e morcegos. A adoção da energia eólica vem crescendo no Brasil, que tem como maiores produtores os estados da Bahia, Rio Grande do Norte e Ceará.
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Eólica
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Geração distribuída - RN Aneel 482/2012, revisada em nov/15 pela RN 687/2015 (PRODIST – módulo 3)
• PRODIST Módulo 3, Seção 3.7, Revisão 6
• micro- (até 75kWp) e minigeração (até 5MWp) distribuída;
• sistema de compensação de energia em um período de 60 meses (net-metering);
• até 10kW , na BT monofásica, até 100kW na BT trifásica, 100-500kW BT trifásica ou MT e acima de 500kW na MT;
• custos de adequações necessárias na rede de distribuição para acesso da microgeração são de responsabilidade da distribuidora, enquanto que para a minigeração são de responsabilidade do consumidor;
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Efeito Fotovoltaico
• O princípio físico denominado efeito fotovoltaico (foto = luz; volt = eletricidade), conforme indicado pelo próprio nome, é a conversão direta de energia luminosa (fótons) em energia elétrica.
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Célula Fotovoltaica
• Dispositivo eletrônico construído a partir de uma junção p-n de material semicondutor, geralmente o Silício (Si), e que tem a propriedade de implementar o efeito fotovoltaico (tensão x corrente c.c.).
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Purificação do Silício (Processo de Czochralski)
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Fabricação das Células de Silício
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Células Fotovoltaicas de Silício
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Módulos Fotovoltaicas de Silício
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede
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Recursos Renováveis
Solar Fotovoltaica
Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede
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Recursos RenováveisSolar Fotovoltaica
Sistemas Fotovoltaicos Isolados
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Recursos Renováveis
Solar Heliotérmica
	Principais tecnologias com concentradores:
Cilindros parabólicos, torre central e discos parabólicos
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Recursos Renováveis
Solar Heliotérmica
	
	Produção de energia elétrica a partir da conversão da energia solar em calor com alta temperatura com emprego sistemas de concentração da irradiação solar direta.
	O calor produzido pela concentração da energia solar é utilizado em um ciclo térmico convencional de potência, com emprego de turbinas a vapor ou a gás, ou com a utilização de motores Stirling
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Recursos Renováveis
Solar Heliotérmica
	Tecnologia de Cilindros Parabólicos: utiliza semicilindros com seção parabólica para concentrar a irradiação solar direta em um tubo absorvedor, no qual circula um fluido térmico que transporta a energia, para ser utilizada num ciclo Rankine convencional.
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Recursos Renováveis
Solar Heliotérmica
	Tecnologia de Torre Central: a energia da irradiação é concentrada no alto de uma torre em um único absorvedor por meio de espelhos (heliostatos).
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Recursos Renováveis
Solar Heliotérmica
	Tecnologia de Discos Parabólicos: empregados coletores no formato de discos parabólicos pequenos que concentram a irradiação no ponto focal dos coletores. Neste ponto se localiza um absorvedor acoplado a um motor Stirling ou uma pequena turbina.
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Recursos Renováveis
Solar Heliotérmica
	
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Recursos Renováveis
Solar Heliotérmica
	
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Recursos Renováveis
Hídrica
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Recursos Renováveis
Hídrica
	A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis em seu curso.
	A força da água em movimento é conhecida como energia potencial, essa água passa por tubulações da usina com muita força e velocidade, realizando a movimentação das turbinas. Nesse processo, ocorre a transformação de energia potencial (energia da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador, que é responsável pela transformação da energia mecânica em energia elétrica.
	Normalmente as usinas hidrelétricas são construídas em locais distantes dos centros consumidores, esse fato eleva os valores do transporte de energia, que é transmitida por fios até as cidades.
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Recursos Renováveis
Hídrica
	A eficiência energética das hidrelétricas é muito alta, em torno de 65,2% (em 2014). O investimento inicial e os custos de manutenção são elevados, porém, o custo do combustível (água) é nulo.
	Apesar de ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia hidrelétrica não está isenta de impactos ambientais e sociais. A inundação de áreas para a construção de barragens gera problemas de realocação das populações ribeirinhas, comunidades indígenas e pequenos agricultores. Os principais impactos ambientais ocasionados pelo represamento da água para a formação de imensos lagos artificiais são: destruição de extensas áreas de vegetação natural, matas ciliares, o desmoronamento das margens, o assoreamento do leito dos rios, prejuízos à fauna e à flora locais, alterações no regime hidráulico dos rios, possibilidades da transmissão de doenças, como esquistossomose e malária, extinção de algumas espécies de peixes.
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Recursos Renováveis
Ondas e Marés
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Recursos Renováveis
Ondas e Marés
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Recursos Renováveis
Ondas e Marés
	A energia cinética do movimento ondular pode ser usada para pôr uma turbina a funcionar. A elevação da onda numa câmara de ar provoca a saída do ar lá contido; o movimento do ar pode fazer girar uma turbina. A energia mecânica da turbina é transformada em energia eléctrica através do gerador.
	Quando a onda se desfaz e a água recua o ar desloca-se em sentido contrário passando novamente pela turbina entrando na câmara por comportas especiais normalmente fechadas. Esta é apenas uma das formas de retirar energia da ondas. Atualmente, utiliza-se o movimento de subida/descida do onda para dar potência a um êmbolo que se move para cima e para baixo num cilindro. O êmbolo pode por um gerador a funcionar.
	Uma usina de aproveitamento da energia das marés requer três elementos básicos: casa de força ou unidades geradoras de energia, eclusas, para permitir a entrada e saída de água da bacia, e barragem.
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Recursos Renováveis
Ondas e Marés
	A força gravitacional do Sol e da Lua interferem nas marés (mudanças no nível do mar). Seu potencial energético tem sido utilizado desde o século XI, na costa da Inglaterra e da França, para a movimentação de pequenos moinhos.
	A energia do deslocamento das águas do mar é outra fonte de energia. Para a transformar são construídos diques que envolvem uma praia. Quando a maré enche a água entra e fica armazenada no dique; ao baixar a maré, a água sai pelo dique como em qualquer outra barragem.
	Para que este sistema funcione bem são necessárias marés e correntes fortes. Tem que haver um aumento do nível da água de pelo menos 5,5 metros da maré baixa para a maré alta. Existem poucos sítios no mundo onde se verifique tamanha mudança nas marés.
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Recursos Renováveis
Geotérmica
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Recursos Renováveis
Geotérmica
	A energia geotérmica se caracteriza pelo calor proveniente da Terra, é a energia calorífera gerada a menos de 64 quilômetros da superfície terrestre, em uma camada de rochas, chamada magma, que chega a atingir até 6.000°C.
	O magma resulta das tremendas pressões abaixo da superfície e do calor gerado pela decomposição de substâncias radioativas, como o urânio e o tório. Encontrando fissuras na crosta terrestre, o magma explode em erupções vulcânicas, ou os gases liberados com o seu resfriamento aquecem águas subterrâneas que afloram na forma de gêiseres ou minas de água quente.
	
	A energia elétrica pode ser obtida através da perfuração do solo em locais onde há grande quantidade de vapor e água quente, estes devem ser drenados até a superfície terrestre por meio de tubulações específicas. Em seguida o vapor é transportado a uma central elétrica geotérmica, que irá girar as lâminas de uma turbina. Por fim, a energia obtida através da movimentação das lâminas (energia mecânica) é transformada em energia elétrica através do gerador.
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Recursos Renováveis
Geotérmica
	Os aspectos positivos desse tipo de energia são:
	A emissão de gases poluentes (CO2 e SO2) é praticamente nula, não intensificando o efeito de estufa, diferentemente dos combustíveis de origem fóssil.
	A área necessária para a instalação da usina é pequena.
	Pode abastecer comunidades isoladas.
	Os aspectos negativos:
	É uma energia muito cara e pouco rentável, pois necessita de altos investimentos estruturais e sua eficiência é baixa.
	Pode ocasionar o esgotamento do campo geotérmico.
	O calor perdido aumenta a temperatura do ambiente.
	Ocorre a emissão de ácido sulfídrico (H2S), extremamente corrosivo e nocivo à saúde.
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Recursos Renováveis
Biomassa
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Recursos Renováveis
Biomassa
	Para a definição de biomassa no contextoda geração de energia não são contabilizados os tradicionais combustíveis fósseis, apesar de estes serem também derivados do ramo vegetal e mineral (são exemplos carvão mineral do ramo vegetal e o petróleo e gás natural do ramo mineral), no entanto estes são resultado de várias transformações que requerem vários milhões de anos para acontecerem.
	
	A biomassa pode ser considerada um recurso natural renovável, contrariamente aos combustíveis fosseis.
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Recursos Renováveis
Biomassa
	A biomassa é utilizada diretamente como combustível ou através da produção de energia a partir de processos de pirólise, gasificação, combustão ou co-combustão de material orgânico que se encontra presente num ecossistema.
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Eficiência Energética ­ (CCE1494)
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Recursos Renováveis
Biomassa
	Pirólise: através dessa técnica, a biomassa é exposta a supremas temperaturas sem a presença de oxigénio, mirando o acelerar da decomposição da mesma. O que sobra da decomposição é uma mistura de gases, líquidos (óleos vegetais) e sólidos (carvão vegetal).
	Gasificação: assim como na pirólise, aqui a biomassa também é acalorada na ausência do oxigénio, originando como produto final um gás inflamável. Esse gás ainda pode ser filtrado, visando à remoção de alguns componentes químicos residuais. A diferença básica em relação à pirólise é o fato de a gaseificação exigir menor temperatura e resultar apenas em gás.
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Recursos Renováveis
Biomassa
	Combustão: aqui a queima da biomassa é realizada a altas temperaturas na presença abundante de oxigénio, produzindo vapor a alta pressão. Esse vapor geralmente é usado em caldeiras ou para mover turbinas. É uma das formas mais comuns hoje em dia e sua eficiência energética situa-se na faixa de 20 a 25%.
	Co-combustão: essa prática propõe a substituição de parte do carvão mineral utilizado em urnas termoelétricas por biomassa. Dessa forma, reduz-se significativamente a emissão de poluentes. A faixa de desempenho da biomassa encontra-se entre 30 e 37%, sendo por isso uma escolha bem atrativa e económica atualmente.
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BIBLIOGRAFIA