4EN_GTDE_Prof_Diniz_2020-05_Geracao

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ETEC JORGE STREET 
CURSO DE ELETROTÉCNICA – 4ºEN 
GTDE – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
Prof. Paulo Diniz 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Referências: 
 
Prof.ª Ruth P. S. Leão da UFC – 
Universidade Fed. do Ceará 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
3 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
4 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
5 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
6 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Conversão de Fontes Não-Renováveis em Energia 
Elétrica 
Turbina 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Conversão de Fontes Renováveis em Energia 
Elétrica 
Turbina 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Os geradores utilizados em hidrelétricas ou em usinas 
utilizando o princípio de conversão de energia térmica 
em elétrica, por meio de termelétrica convencional, 
usina nuclear ou a biogás, são os geradores 
síncronos trifásicos também denominado 
alternadores síncronos trifásicos. 
 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
Geradores síncronos trifásicos também denominados 
alternadores síncronos trifásicos da WEG. 
 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
Gerador síncrono trifásico da WEG. 
 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
Gerador síncrono trifásico da WEG. 
 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
O enrolamento do rotor é alimentado em corrente contínua 
e cria o campo magnético. As tensões alternadas são 
geradas nos enrolamentos do estator. 
 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
Gerador síncrono trifásico de 4 polos em corte, com duas 
bobinas por fase. 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
Ligação dos enrolamentos do estator em estrela. 
 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
n = rotação do eixo do gerador (rpm) 
f = frequência da tensão gerada (Hz) 
p = número de pares de polos 
𝐧 = 
𝟔𝟎𝐟
𝐩
 
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
𝐧 = 
𝟔𝟎𝐟
𝐩
 = 
𝟔𝟎𝐱𝟔𝟎
𝟐
 = 1.800 rpm 
Exemplo: 
Qual a rotação do eixo para uma gerador síncrono de 4 
polos gerar tensões em 60 Hz? 
 
4 polos = 2 pares de polos 
 
17 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
GERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS 
Vista explodida de um gerador síncrono trifásico. 
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FIM DESTA APRESENTAÇÃO 
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ETEC JORGE STREET 
CURSO DE ELETROTÉCNICA – 4ºEN 
GTDE – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
Prof. Paulo Diniz 
GERAÇÃO HIDRELÉTRICA 
Referências: 
 
Profª Ruth P. S. Leão da UFC 
2 
GERAÇÃO HIDRELÉTRICA 
ENERGIA 
CINÉTICA DA 
ÁGUA 
ENERGIA 
CINÉTICA DO 
ROTOR DA 
TURBINA 
ENERGIA 
ELÉTRICA 
Turbina Gerador 
Normalmente o gerador é um gerador síncrono 
trifásico também denominado alternador síncrono 
trifásico 
ENERGIA 
POTENCIAL 
DA ÁGUA 
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GERAÇÃO HIDRELÉTRICA 
Turbina hidráulica acoplada a gerador 
4 
GERAÇÃO HIDRELÉTRICA 
A quantidade de energia produzida é proporcional à: 
 Vazão da água 
 Altura do nível do reservatório 
 
5 
6 
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USINA HIDRELÉTRICA, PCH E CGH 
8 
BARRAGEM 
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12 
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VERTEDOURO 
O vertedouro permite verter a água sempre que o 
nível do reservatório ultrapassa o limite recomendável. 
Isso normalmente ocorre em período de chuva. 
Nesse caso o vertedouro é aberto evitando o 
transbordamento e consequentemente as enchentes, no 
entorno da usina. 
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FIM DESTA APRESENTAÇÃO 
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ETEC JORGE STREET 
CURSO DE ELETROTÉCNICA – 4ºEN 
GTDE – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
Prof. Paulo Diniz 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
2 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
A usina termoelétrica é uma instalação industrial que produz 
energia a partir do calor gerado pela queima de combustíveis 
fósseis (como carvão mineral, óleo e gás), biomassa ou por 
outras fontes de calor, como a fissão nuclear, em usinas 
nucleares. 
 
Os principais equipamentos de uma termelétrica convencional a 
combustível fóssil são: 
- Caldeira 
-Turbina 
- Gerador 
- Subestação elevadora de tensão 
 
 
3 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
Essas usinas funcionam da seguinte maneira: 
 
Ainda que possam ser utilizados combustíveis diversos (carvão, 
petróleo e gás natural, entre outros), a produção de energia segue 
em todos os casos a seguinte sequência: 
 
1. O calor gerado ao queimar o combustível na fornalha é utilizado 
para aquecer água em uma caldeira. 
 
2. A água transforma-se em vapor, o qual é superaquecido e 
dirigido para as pás das turbinas. O impacto do vapor contra elas 
acaba produzindo a rotação do eixo da turbina. 
 
 
4 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
3. Um gerador, acoplado ao eixo da turbina, produz eletricidade à 
medida que ela gira. 
 
4. Ao gerador, está ligado um transformador, que é responsável 
por levar as características elétricas dessa corrente aos valores 
ideais para sua transmissão com um mínimo de perdas. 
 
Além disso, existe um sistema de refrigeração que permite 
reconverter o vapor de água que passou pelas turbinas em água 
líquida. Então, reinicializa-se o ciclo a partir da energia térmica 
obtida dos combustíveis. 
 
5 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
ENERGIA 
TÉRMICA DO 
VAPOR DE 
ÁGUA 
ENERGIA 
CINÉTICA DO 
ROTOR DA 
TURBINA A 
VAPOR 
ENERGIA 
ELÉTRICA 
Turbina Gerador 
Normalmente o gerador é um gerador síncrono 
trifásico também denominado alternador síncrono 
trifásico 
ENERGIA 
QUÍMICA DO 
COMBUSTÍVEL 
Caldeira 
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ESQUEMA DE UMA USINA TERMELÉTRICA 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
7 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
As partes da usina são: 
1. Torre de resfriamento. 
2. Bomba de água. 
3. Torre de transmissão. 
4. Transformador. 
5. Gerador elétrico. 
6. Turbina. 
7. Bombas do condensador 
 (7a) e da caldeira (7b). 
8. Condensador. 
9. Turbina. 
10. Válvula de controle do 
vapor. 
11. Turbina 
 
 
12. Central de retirada de 
 gases da água. 
13. Aquecedor. 
14. Central de reaquecimento. 
15. Fonte de vapor. 
16. Entrada de água. 
 
8 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
Apesar de a figura estar numerada ao contrário - número 1 para a 
torre de resfriamento e 16 para a entrada de água, o processo 
ocorre na direção do 16 para o 1. 
A água entra na usina (16), é aquecida e transformada em vapor. 
O vapor é conduzido para as turbinas, fazendo-as girar e depois é 
condensado. 
A torre de resfriamento libera o vapor gerado pelo sistema de 
resfriamento usado na condensação da água e esfriamento das 
turbinas. 
9 
USINA TERMELÉTRICA 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
10 
USINA TERMELÉTRICA 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
11 
USINA TERMELÉTRICA LUÍS CARLOS PRESTES 
Três Lagoas - MG 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
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USINA TERMELÉTRICA LUÍS CARLOS PRESTES 
Três Lagoas - MG 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
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TURBINA DE UMA USINA TERMELÉTRICA 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
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GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
Tipos de Turbinas em Termoelétricas 
 
 Turbina a gás: A dilatação dos gases resultantes da queima do 
combustível ativa a turbina a gás, a qual está diretamente acoplada 
ao gerador onde é transformada em potência elétrica. 
 
Turbina a vapor: funciona tal qual uma Usina Termelétrica 
convencional, todavia, a mudança da água em estado liquido para 
vapor é feita a partir do reaproveitamento do calor dos gases da 
turbina a gás, os quais recuperam o calor na caldeira. 
 
15 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
Vantagens e Desvantagens das Usinas Termoelétricas 
 
Desvantagens. 
 
Um dos piores impactos ambientais possíveis ocorre 
quando os gases residuais do processo são emitidos para 
a atmosfera, onde a grande quantidade de poluentes 
causa o aquecimento global por meio do que chamamos 
“efeito estufa”, além das chuvas ácidas. 
16 
GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
Vantagens e Desvantagens das Usinas Termoelétricas 
 
Desvantagens. 
 
As termoelétricas possuem um alto custo de manutenção,posto que necessitam constantemente de combustível 
para ser queimado. 
Outra desvantagem dessa usina é o fato de que seus 
combustíveis são muito caros. 
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GERAÇÃO TERMELÉTRICA 
Vantagens e Desvantagens das Usinas Termoelétricas 
 
Vantagens 
 
Por outro lado, elas podem ser edificadas praticamente 
em qualquer lugar, inclusive próximo de centros urbanos, 
diminuindo o custo de transmissão. 
Além disso, podem ser construídas rapidamente para 
atender demandas emergenciais a médio e curto prazo. 
Por esse motivo, são opções para países carentes de 
outras fontes energéticas para gerar eletricidade. 
Ademais, subprodutos, como a palha de arroz e bagaços, 
lixões e aterros sanitários, podem ser utilizados enquanto 
fonte de calor. 
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FIM DESTA APRESENTAÇÃO 
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ETEC JORGE STREET 
CURSO DE ELETROTÉCNICA – 4ºEN 
GTDE – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
Prof. Paulo Diniz 
BIOGÁS 
Referências: 
2 
BIOGÁS 
O biogás pode ser produzido de qualquer resíduo orgânico, 
como lixo, fezes, bagaço, etc. 
 
O biogás é produzido no biodigestor. 
 
Composição do biogás: maior percentagem é de metano (CH4), 
com composição na produção de 60 a 80%, e depois de tratado 
pode possuir o teor de 96% de metano. 
 
 
 
3 
BIOGÁS 
ESQUEMA DE UMA USINA DE BIOGÁS AGRÍCOLA 
4 
BIOGÁS 
5 
6 
7 
BIOGÁS 
Motor diesel adaptado 
para trabalhar com biogás 
acoplado a gerador 
síncrono. 
 
8 
BIOGÁS 
Cogeração: produção simultânea de calor, normalmente utilizado 
como vapor de água, e energia elétrica. 
 
 
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ESTRUTURA ESQUEMÁTICA DE UMA USINA DE COGERAÇÃO 
10 
BIOGÁS 
EXEMPLO: SALTINHO SP 
 
Com aproximadamente 80.000 frangos, a propriedade utiliza o 
biogás proveniente do tratamento da cama de frango. 
A alternativa de utilizar esses resíduos para a geração de energia 
elétrica soluciona o problema ambiental da avicultura, e ainda, gera 
renda ao produtor. 
O tratamento desse rejeito via biodigestores resultam em dois 
subprodutos: biogás e o biofertilizante. Tem instalado um grupo 
gerador de 120 kVA. 
 
 
 
11 
BIOGÁS 
BIODIGESTOR PARA PRODUÇÃO DE BIOGÁS 
12 
BIOGÁS 
GRUPO GERADOR BIOGÁS INSTALADO 
13 
EXEMPLO: TERMOVERDE CAIEIRAS 
A Termoverde Caieiras é a maior termelétrica movida 
a biogás de aterro sanitário do Brasil e uma das 
maiores do mundo. 
situada na Central de Tratamento e Valorização Ambiental 
da Essencis localizada no município de Caieiras-SP, no km 
33 da Rodovia Bandeirantes. A usina é um investimento de 
mais de R$100 milhões do Grupo Solví. 
A Termoverde Caieiras tem potência instalada de 29,4 
MW, suficiente para abastecer uma cidade de 200.000 a 
300.000 habitantes, e gera energia limpa a partir do 
resíduo depositado no aterro sanitário da Essencis. 
 
 
 
14 
EXEMPLO: TERMOVERDE CAIEIRAS 
15 
EXEMPLO: TERMOVERDE CAIEIRAS 
A usina utiliza como combustível para a geração de energia 
o gás metano do biogás decorrente da decomposição 
dos resíduos orgânicos depositados no aterro. A 
geração de energia a partir do metano é uma forma 
sustentável de valorização dos gases do aterro. 
 
 
 
16 
EXEMPLO: TERMOVERDE CAIEIRAS 
Motogerador Innio Jenbacher 1.4 MW da GE 
17 
EXEMPLO: TERMOVERDE CAIEIRAS 
21 Motogeradores Innio Jenbacher 1.4 MW instalados 
18 
BIOGÁS 
Ganhos ambientais: 
 
- Atendimento a Política Nacional de Resíduos Sólidos 
- Energia 100% incentivada 
- Energia Selo Verde 
- Redução dos Gases do Efeito Estufa 
 
 
 
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FIM DESTA APRESENTAÇÃO 
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ETEC JORGE STREET 
CURSO DE ELETROTÉCNICA – 4ºEN 
GTDE – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
Prof. Paulo Diniz 
USINA NUCLEAR 
2 
USINA NUCLEAR 
Como combustível em usinas nucleares é empregado o 
urânio. 
O urânio utilizado é o urânio enriquecido, ou seja, 
concentrado, sendo que ele contém uma maior quantidade 
de urânio-235 que o urânio natural. Este último contém 
apenas cerca de 0,7% de 235U. 
No processo de enriquecimento ele atinge o teor de 3,75%. 
Após o enriquecimento o urânio enriquecido é transformado em pó, 
a partir do qual são construídas pastilhas. 
Cada pastilha tem a forma de um cilindro com um 1 cm de altura e 
de diâmetro. 
3 
USINA NUCLEAR 
É interessante observar que apenas duas pastilhas de 
urânio são suficientes para suprir energia elétrica 
para uma residência média por um mês. 
4 
USINA NUCLEAR 
As pastilhas são empilhadas 
dentro de varetas de aço muito 
resistentes denominado zircaloy. 
No caso das Usinas de Angra, 
cada vareta contém 335 
pastilhas de urânio enriquecido. 
 
5 
USINA NUCLEAR 
O elemento combustível é 
formado por uma estrutura 
metálica firme construída 
com as varetas, grades e 
braçadeiras. 
 
6 
USINA NUCLEAR 
No caso da Usina de Angra 
ele contém 236 varetas e 
possui cerca de 5 m de 
altura. 
 
7 
USINA NUCLEAR 
Nas usinas nucleares, a energia é obtida por meio 
da fissão nuclear, que corresponde à divisão de um 
núcleo atômico pesado e instável. 
Provocada por um bombardeamento de nêutrons 
moderados, originando 2 núcleos atômicos médios, 
liberação de 2 ou 3 nêutrons e uma quantidade colossal de 
energia. É exatamente a obtenção dessa energia que se 
pretende nas usinas e, portanto, nos reatores nucleares. 
 
 
https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/fissao-nuclear.htm
https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/fissao-nuclear.htm
https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/fissao-nuclear.htm
8 
USINA NUCLEAR 
9 
USINA NUCLEAR 
Os nêutrons são 
liberados durante 
a fissão nuclear e 
provocam uma 
reação em 
cadeia. 
Para que isso não 
ocorra de uma 
forma 
descontrolada são 
utilizadas barras 
de controle. 
10 
USINA NUCLEAR 
As barras de controle são também denominadas de 
barras de moderador de nêutrons, diminuem a 
velocidade dos nêutrons liberados e possibilitam o 
prosseguimento da reação em cadeia de uma forma 
controlada. 
Essas barras de controle são feitas de aço-boro, cádmio 
ou háfnio, que são materiais que absorvem nêutrons sem 
sofrer fissão, pois sendo absorvidos, os nêutrons não 
provocarão novas fissões e a velocidade da reação 
diminuirá. 
11 
USINA NUCLEAR 
As barras de combustível são colocadas de maneira 
intercalada com as barras de controle. 
As barras de controle também são movimentadas para 
controlar a quantidade de energia que as barras de 
combustível liberam. 
Alguns reatores nucleares mais modernos têm usado como 
moderador a água pesada (D2O), em que os átomos de 
deutério (isótopo do hidrogênio) ficam no lugar dos átomos 
de hidrogênio. 
Isótopos: São átomos de um mesmo elemento químico 
que possuem a mesma quantidade de prótons (mesmo 
número atômico), mas diferenciam-se pelo número de 
massa (A = prótons + nêutrons). O seu número de massa 
é diferente porque a quantidade de nêutrons no núcleo é 
diferente. 
12 
USINA NUCLEAR 
RESERVAS MUNDIAIS DE URÂNIO 
13 
USINA NUCLEAR 
A energia em forma de calor liberada na fissão nuclear 
causa o aquecimento da água no reator. 
 
PWR 
PWR - do inglês pressurized water reactor significa 
reator de água pressurizada. 
As usinas nucleares de água pressurizada, também 
chamadas de PWR mantêm água sobre pressão para que 
ela esquente mas não evapore. 
14 
USINA NUCLEAR 
ESQUEMA DE UMA USINA NUCLEAR COM REATOR PWR 
15 
USINA NUCLEAR 
No circuito primário da água, esta é mantida líquida por 
pressão, e o calor originado da reação nuclear é transferido 
para essa água do circuito primário. 
A circulação da água é em circuito fechado e ela é 
proporcionada por um sistema de bombeamento que 
transfere a água do reator para um gerador de vapor. 
No gerador de vapor o calor da água do circuito primário 
é transferido para a água do circuito secundário. 
No gerador de vapor a água do circuito secundário é 
transformada em vapor. O vapor aciona uma turbina a 
vapor, na qual a energia térmica é transformada em 
energiacinética que movimenta o rotor da turbina. 
16 
USINA NUCLEAR 
O rotor dessa turbina está acoplado ao eixo de um gerador, 
no qual a energia mecânica cinética é transformada em 
energia elétrica. 
O gerador é um a máquina síncrona trifásica. 
O vapor que sai da turbina passa por um condensador, no 
qual a água em forma de vapor volta a ser líquida. 
O circuito secundário também é um circuito fechado, no 
qual a circulação da água é proporcionada por uma 
bomba. 
Há também o circuito terciário de água, com o objetivo 
de esfriar a água do condensador. 
 
17 
USINA NUCLEAR 
Energia Nuclear no Brasil 
A energia nuclear representa cerca de 1,2 % da oferta 
no Brasil hoje, conforme dados da ANEEL e abastecem o 
Rio de Janeiro. A maioria da energia gerada hoje é de 
origem hidráulica, chega a 60,5 %. O Brasil tem duas 
plantas nucleares em atividade, Angra I, que gera 640 MW 
e Angra 2, com capacidade e geração de 1.350 MW. 
Angra 3 
A terceira usina nuclear do Brasil ainda está em construção. 
18 
ACIDENTES NUCLEARES 
FUKUSHIMA 
O acidente nuclear de Fukushima foi um desastre nuclear 
ocorrido na Central Nuclear de Fukushima I em 11 de 
março de 2011, causado pelo derretimento de três dos seis 
reatores nucleares da usina. 
A falha ocorreu quando a usina foi atingida por um tsunami 
provocado por um maremoto de magnitude 8,7. 
A usina começou a liberar quantidades significativas de 
material radioativo tornando-se o maior desastre nuclear 
desde o acidente nuclear de Chernobil, em abril de 1986. 
19 
ACIDENTES NUCLEARES 
CHERNOBIL 
O desastre de Chernobil foi um acidente nuclear 
catastrófico ocorrido entre 25 e 26 de abril de 1986 no 
reator nuclear nº 4 da Usina Nuclear de Chernobil, no norte 
da Ucrânia Soviética. O acidente ocorreu durante um teste 
de segurança ao início da madrugada que simulava uma 
falta de energia da estação, durante a qual os sistemas de 
segurança de emergência e de regulagem de energia foram 
intencionalmente desligados. Uma combinação de falhas 
inerentes no projeto do reator, bem como dos operadores, 
resultou em condições de reação descontroladas. A água 
superaquecida foi instantaneamente transformada em 
vapor, causando uma explosão de vapor destrutiva. 
A radiação liberada atingiu a Europa. 
20 
ACIDENTES NUCLEARES 
CHERNOBIL 
A radiação liberada atingiu a Europa. 
Hoje a região em torno da usina está interditada e não 
pode ser habitada. 
21 
VANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR 
As principais vantagens da energia nuclear são: custo de 
produção e menor custo de transporte. 
 
Além disso, as usinas nucleares pressionam menos o meio 
ambiente porque não emitem os gases que provocam o 
efeito estufa. 
22 
DESVANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR 
A principal desvantagem de uma usina nuclear está nas 
consequências dos acidentes. 
Embora sejam equipados com sistemas de segurança 
reforçados, os acidentes são uma possibilidade e pode 
prejudicar o entorno e inviabilizar permanentemente as 
usinas. 
23 
FIM DESTA APRESENTAÇÃO 
1 
ETEC JORGE STREET 
CURSO DE ELETROTÉCNICA – 4ºEN 
GTDE – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
Prof. Paulo Diniz 
ENERGIA EÓLICA 
2 
ENERGIA EÓLICA 
O QUE É ENERGIA EÓLICA? 
A energia eólica é a energia cinética que existe no 
vento. 
Isso significa que massas de ar em movimento podem ser 
capazes de gerar energia. Para isso, essa energia eólica 
precisa ser convertida em energia mecânica. Esse processo 
é feito por meio de moinhos e cata-ventos ou turbinas 
eólicas. 
É curioso notar que a utilização do vento como uma fonte 
de energia remonta aos primórdios da humanidade, 
especialmente em atividades como moagem de grãos ou 
bombeamento de água. Entretanto, a energia eólica só veio 
a ser considerada como uma alternativa energética no final 
da década de 70, durante uma crise do setor petroleiro. 
3 
ENERGIA EÓLICA 
ENERGIA EÓLICA NO BRASIL 
A energia eólica já impacta cerca de 80 milhões de 
brasileiros, de acordo com dados da ABEEólica (Associação 
Brasileira de Energia Eólica). 
Com operação em 12 estados e cerca de 7.500 
aerogeradores instalados em 2019, o país possui 14.800 
MW de potência instalada, valor em constante crescimento. 
Em 2020 a potência instalada é cerca de 15.425 MW, 
correspondentes a 9,06 % da potência instalada, 
conforme a ANEEL, da geração de energia elétrica do 
Brasil, ficando em 3º lugar, atrás apenas da energia 
hidrelétrica com 64,08 % e da energia termelétrica 
com 24,24 %. 
4 
ENERGIA EÓLICA 
5 
ENERGIA EÓLICA 
6 
ENERGIA EÓLICA 
Como funciona uma turbina eólica? 
A energia cinética do vento é produzida quando o 
aquecimento das camadas de ar cria uma espécie de 
variação de gradientes de pressão nas massas de ar. 
 As turbinas eólicas são estruturas responsáveis por 
transformar a energia cinética (portanto o movimento 
das turbinas) em energia mecânica. 
Essa energia mecânica aciona o rotor de um gerador de 
energia e, por fim, ele é que acaba sendo o responsável 
pela geração da energia elétrica. 
7 
ENERGIA EÓLICA 
COMPONENTES DE UM AEROGERADOR 
8 
ENERGIA EÓLICA 
Embora pareçam simples, as turbinas eólicas são 
compostas por uma série de equipamentos. Vamos 
conhecer os seus principais componentes. 
Anemômetro 
Trata-se de um instrumento destinado a medir a 
intensidade e a velocidade do vento. A ideia é que a cada 
dez minutos o instrumento faça a leitura desses dados, de 
forma que os responsáveis pela turbina tenham o controle 
do potencial de energia a ser gerado. 
 
9 
ENERGIA EÓLICA 
Biruta (sensor de direção) 
Também conhecida como windvane, é um item 
meteorológico posicionado do lado do anemômetro, cuja 
finalidade é medir a direção instantânea do vento 
incidente. Dessa maneira, é acionado um motor que gira a 
nacele para rastrear a direção predominante do vento, e 
assim, otimizar a produção energética da máquina. 
10 
ENERGIA EÓLICA 
Torre 
Estrutura responsável por fornecer sustentação e 
posicionamento do rotor e nacele. As torres podem ser 
cônicas (de aço ou concreto) ou treliçadas (aço 
galvanizado). 
 
Rotor 
Popularmente conhecido como “nariz” do aerogerador, 
compreende as pás e o cubo (hub), onde, as mesmas são 
fixadas. O eixo do aerogerador pode ser horizontal ou 
vertical. As pás possuem de 60 a 150 metros de diâmetro. 
Dessa maneira, quanto maior o diâmetro, maior a 
capacidade de produção de energia do aerogerador. 
11 
ENERGIA EÓLICA 
Pás 
As pás são perfis aerodinâmicos geralmente feitas com um 
material leve e resistente (resina epóxi ou poliéster 
reforçado com fibra de vidro e/ou carbono). 
 
Nacele 
Componente que fica no topo da torre do aerogerador. Em 
seu interior, estão abrigados a caixa de multiplicação, o 
gerador, o transformador, entre outros. Este item exige 
uma logística especial de transporte e montagem, pois 
pode pesar mais de 100 toneladas. 
12 
ENERGIA EÓLICA 
Caixa de multiplicação (Multiplicador) 
Em inglês, denominada gear box e também conhecida 
como caixa de engrenagens, é responsável por aumentar a 
rotação proveniente do rotor. Esta parte pode pesar mais 
de 30 toneladas. 
 
Gerador 
Instalado no interior da nacele, converte a energia 
mecânica de rotação das pás em energia elétrica. Pode ser 
do tipo síncrono (velocidade de rotação igual a frequência 
de alimentação) ou assíncrono (velocidade de rotação 
diferente da frequência de alimentação). 
13 
ENERGIA EÓLICA 
Cubículo (switchgears) (Controle) 
Instalado próximo ao nível do solo e isolado a ar ou a 
hexafluoreto de enxofre (SF6), possui função de proteção e 
manobra. Os cubículos recebem os cabos subterrâneos de 
entrada do aerogerador e interligam com o gerador e o 
transformador (se existente) na nacele. 
14 
ENERGIA EÓLICA 
COMPONENTES DE UM AEROGERADOR 
15 
16 
ENERGIA EÓLICA 
ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO DE AEROGERADOR 
17 
ENERGIA EÓLICA 
 Os geradores mais utilizados são os geradores de 
indução trifásico gaiolade esquilo, de indução com 
rotor bobinado, de relutância variável e síncronos. Os 
sistemas de conversão de energia eólica são compostos 
pela turbina eólica, um gerador elétrico, um conversor 
eletrônico de potência e o sistema de controle 
correspondente. 
Um dos desafios mais importantes do sistema eólico é 
atingir a máxima transferência de energia a partir do 
vento, conforme a sua variação de velocidade, controlando 
a velocidade do rotor da turbina. Isto pode ser realizado 
com emprego de conversores eletrônicos de potência 
que aplicam no gerador tensões que possibilitam a conexão 
com a rede elétrica, a qual opera com tensão e frequência 
de magnitude constantes. 
18 
ENERGIA EÓLICA 
 Para possibilitar o controle de potências do gerador de 
indução trifásico com em gaiola ou rotor bobinado, 
são usados conversores (CA-CA). Estes conversores são 
compostos, geralmente, por duas pontes trifásicas de dois 
níveis, controladas por chaves semicondutoras de potência. 
19 
ENERGIA EÓLICA 
 GERADOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO 
COM ROTOR EM GAIOLA 
MÓDULO 
RETIFICADOR 
MÓDULO 
INVERSOR 
20 
ENERGIA EÓLICA 
 GERADOR TRIFÁSICO COM ROTOR BOBINADO 
MÓDULO 
RETIFICADOR MÓDULO 
INVERSOR 
21 
ENERGIA EÓLICA 
 GERADOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO 
COM ROTOR BOBINADO 
FLUXO DE POTÊNCIA 
22 
ENERGIA EÓLICA 
 GERADOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO 
COM ROTOR BOBINADO 
23 
ENERGIA EÓLICA 
Considerada uma energia limpa, a energia eólica é 
considerada uma fonte inesgotável e de baixo impacto 
ambiental, porém, nem tudo são vantagens. 
Os parques eólicos dependem de uma matéria-prima 
intermitente para funcionarem: o vento. Nem sempre há a 
quantidade ideal de vento em todas as localidades. 
Por isso, antes da instalação desse tipo de estrutura, é 
preciso fazer um estudo de viabilidade do local, visando a 
obtenção de áreas realmente apropriadas. 
24 
FIM DESTA APRESENTAÇÃO 
1 
ETEC JORGE STREET 
CURSO DE ELETROTÉCNICA – 4ºEN 
GTDE – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
Prof. Paulo Diniz 
GERAÇÃO DE ENERGIA 
SOLAR FOTOVOLTAICA 
2 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
A partir da Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012 
o consumidor pode gerar sua própria energia elétrica a 
partir de fontes renováveis e inclusive fornecer o 
excedente para a rede de distribuição de sua 
localidade. Trata-se de geração distribuída de energia 
elétrica, inovação que podem aliar economia financeira e 
questões socioambientais e de sustentabilidade 
 
3 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Fonte: ATLAS 
Solarímétrico 
do Brasil. 
Recife : 
Editora 
Universitária 
da UFPE, 
2000. 
(Adaptado) 
 
4 
COMPOSIÇÃO DA GERAÇÃO NO BRASIL 2020 
Geração de Energia Solar 
Fotovoltaica em 2020: 
2.477.648 kW, correspondendo a 
1,46 % da matriz energética. 
5 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
O sistema de geração solar 
Componentes de um sistema elétrico solar 
1. Painel fotovoltaico 
2. Combinadores 
3. Cabos 
4. Fusíveis 
5. Inversores 
6. Tipos de sistemas 
7. Dimensionamento de um sistema solar simples 
6 
PAINEL FOTOVOLTAICOS 
EVA = Etileno Vinil Acetato 
7 
PAINEL FOTOVOLTAICOS 
8 
Como a eletricidade é produzida 
na célula fotovoltaica 
 
9 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
O sistema de geração solar 
 Tipos de Painéis fotovoltaico 
 1. Monocristalino 
 2. Policristalino 
Tecnologia 
Rendimento Típico 
[%] 
Monocristalinas 12-16 
Policristalinas 11-13 
Amorfas 5-10 
10 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
O sistema de geração solar 
Definições 
 PV cell célula 
fotovoltaica 
 PV module é um 
módulo fotovoltaico 
 PV string é uma 
fileira de módulos 
fotovoltaico ligados 
em série 
 PV array é uma 
matriz de módulos 
ligados para se 
obter a potência de 
geração de projeto 
11 
PARÂMETROS DAS CÉLULAS FOTOVOLTAICA 
O NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) é 
a temperatura que o painel solar chegou no laboratório, 
quando submetido a 800W / m² de irradiância (um dia 
de sol moderado) a uma temperatura ambiente de 20°C 
e um vento de 1m/s. Portanto, é uma medida mais 
realista da temperatura que os painéis provavelmente 
irão operar em um dia normal no seu telhado. 
12 
PARÂMETROS DAS CÉLULAS FOTOVOLTAICA 
ISC refere-se à Intensidade da Corrente de Curto-Circuito. 
Este valor é geralmente utilizado para determinar o 
tamanho do cabo da instalação, assim como para 
dimensionar a medida das proteções e dos fusíveis desta 
parte da instalação solar. 
VMP é a Voltagem em Máxima Potência, ou seja, significa a 
voltagem que será gerada pelo painel solar quando este 
funciona ao máximo do seu rendimento. O valor VMP é um 
paralelo do IMP, já que os dois sobem ou aumentam 
segundo a quantidade de radiação solar que recebe o painel 
fotovoltaico. 
 
 
13 
PARÂMETROS DAS CÉLULAS FOTOVOLTAICA 
IMP significa Intensidade em Máxima Potência, ou seja, a 
corrente eléctrica que será produzida com um 
funcionamento perfeito, com o sol a incidir de forma 
perpendicular sobre a superfície do painel. Ao longo do dia, 
a intensidade da corrente irá variar, já que os raios solares 
não vão incidir com o melhor ângulo sobre o painel até que 
chegue o meio-dia. Durante a manhã, a capacidade de 
gerar energia será menor, mas irá aumentar até às horas do 
meio do dia. Durante a tarde, o painel realiza a ação 
inversa, até que deixa de produzir eletricidade quando se 
faz noite. 
VOC se refere à Voltagem em Circuito Aberto. 
 
 
 
14 
PARÂMETROS DAS CÉLULAS FOTOVOLTAICA 
15 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Rendimento do Painel Solar 
16 
PARÂMETROS DAS CÉLULAS FOTOVOLTAICA 
17 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Combinadores ou combiner Box 
18 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Ligação em paralelo 
19 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Ligação em série 
20 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
10 a 15 
PV 
Module 
por 
String 
Combiner box 
Inversor 
Carga 
Rede 
CA 
CC 
21 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Cabos para sistema elétrico solar 
22 
FUSÍVEIS PARA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
23 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Inversores 
 
As placas solares captam a luz do sol e a convertem 
em tensão contínua, mas a rede de energia é corrente 
alternada para isso se utilizam os inversores . 
24 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Inversor 
 
Transformador 
de Isolamento 
25 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Tipos de sistemas 
 
 
Online 
a energia é convertida 
diretamente para a rede 
 
Off line 
a energia gerada é 
armazenada em baterias e 
depois convertida em 
corrente alternada para 
abastecimento do domicilio 
26 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Dimensionamento simples 
 Quantos painéis solares preciso para ser autossuficiente 
em energia? 
 Precisaremos de alguns dados 
◦ Consumo por dia em kWh 
◦ Rendimento do painel solar 
◦ Radiação solar em kWh/m²/dia 
27 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Consumo em kWh por dia 
◦ Tomemos como exemplo uma residência que consome 
250kWh/mês 
 250/30= 8,33kWh por dia 
28 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Radiação solar em kWh/m²/dia 
29 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Teremos que para um consumo diário de 8,3kWh , 
precisaremos de uma área de 12,05 m² para produzir a 
energia consumida diariamente. 
 
 Insolação SP 4,589kWh/m²/dia 
 Rendimento do painel 15% 
 Resultado= 4,589*0,15= 0,68835 
 
 Consumo diário = 8,3kWh/0,68835= 12,05 
30 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Dimensionamento simples 
Consumo diario = 8,3kWh/0,68835= 12,05m² dividindo pela 
área da placa no catalogo abaixo teremos 7,5 placas 
31 
GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
ENER BRASIL 
32 
FIM DESTA APRESENTAÇÃO