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Energia Renovável Em Arquitectura e Urbanismo Aplicação de Energia Renovável Cadeira de Ecologia Urbana Faculdade de Arquitectura e Planeamento Físico Docentes: Eng. Julieta A. Muchuane Grupo 6: Hercílio Cândido Júlio Dinheiro Valgi Júnior Março 2020 ÍNDICE 1 CAPÍTULO: DISPOSIÇÕES INICIAIS ................................................................................................................................ 3 1.1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................................................................... 3 1.1.1 OBJECTIVO GERAL ............................................................................................................................................. 3 1.1.2 OBJECTIVO ESPECÍFICO .................................................................................................................................... 3 1.1.3 METODOLOGIA .................................................................................................................................................. 3 2 CAPÍTULO: CONTEXTUALIZAÇÃO E CONCEITUALIZAÇÃO ....................................................................................... 4 2.1.1 As energias renováveis ........................................................................................................................................ 4 2.2 Classificação Dos Principais Fontes De Energia Alternativa E Renovável .............................................................. 5 2.2.1 Energia Solar ........................................................................................................................................................ 5 2.2.2 Energia Hídrica ................................................................................................................................................. 6 2.2.3 Energia Eólica....................................................................................................................................................... 6 2.2.4 Biomassa .......................................................................................................................................................... 6 2.2.5 Energia geotérmica .............................................................................................................................................. 7 2.2.6 Energia maremotriz (Energia Oceânica) ........................................................................................................ 7 2.2.7 Energia do hidrogénio ......................................................................................................................................... 8 2.3 Vantagens E Desvantagens Das Energias Alternativas E Renováveis .................................................................... 8 3 CAPÍTULO: APLICAÇÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS ................................................................................................. 8 3.1 Tendências actuais Em Energia Renováveis no Mercado e na Industria ................................................................ 8 3.1.1 Bioenergia ............................................................................................................................................................ 9 3.1.2 Energia geotérmica ............................................................................................................................................. 9 3.1.3 Hidreléctricas ..................................................................................................................................................... 10 3.1.4 Energia Oceânica ............................................................................................................................................... 10 3.1.5 Energia Solar fotovoltaica (PV) ......................................................................................................................... 10 3.1.6 Concentração De Energia Térmica Solar (CSP) ................................................................................................. 11 3.1.7 Aquecimento E Resfriamento Térmico Solar .................................................................................................... 11 3.2 Energia Eólica .......................................................................................................................................................... 11 3.2.1 Processamento e Uso de Energia Renovável e Alternativa .............................................................................. 12 3.2.2 Energias renováveis distribuídas para acesso à energia (DREA) ...................................................................... 12 3.3 Recursos E Tecnologias Renováveis De Energia .................................................................................................... 13 3.4 Energias Renováveis Em Arquitectura E Urbanismo ............................................................................................. 13 3.4.1 Matéria Renováveis nas cidades ........................................................................................................................ 14 3.4.2 Oportunidades Para Energia Renovável Urbana .............................................................................................. 14 3.4.3 Exemplos de Aplicações de Energias renováveis ...............................................................................................15 4 CAPITULO: ENERGIA RENOVÁVEL EM MOÇAMBIQUE ............................................................................................ 16 4.1 Potencial Hídrico ..................................................................................................................................................... 17 4.2 Potencial solar ......................................................................................................................................................... 17 4.3 Potencial de Bioenergia ......................................................................................................................................... 18 5 CONCLUSÃO ................................................................................................................................................................. 19 6 Bibliografia...................................................................................................................................................................... 20 3 de 20 1 CAPÍTULO: DISPOSIÇÕES INICIAIS 1.1 INTRODUÇÃO No âmbito das discussões sobre a questão energética, aprofundada pelo cenário internacional de escassez do petróleo e pelas mudanças no clima, ocasionadas pela queima de combustíveis fósseis, surgem pesquisas e estudos técnicos, económicos e de impactos socioeconómicos e ambientais de empreendimentos de energias alternativas ou renováveis voltados para o desenvolvimento de alternativas na produção de energia, a partir de matéria orgânica de origem animal e vegetal, a biomassa; a partir da força dos ventos a chamada energia eólica; através da captação da luz do sol, a energia solar, e a partir de pequenas centrais hidroeléctricas, as quais atendem a demandas em áreas periféricas ao sistema de transmissão. O presente trabalho da cadeira de ecologia urbana, pretende-se trazer uma fundamentação teórica sobre questões de energias renováveis em arquitectura e urbanismo, concretamente sobre Aplicações de energia renovável. 1.1.1 OBJECTIVO GERAL Abordar sobre a questão das energias renováveis em arquitectura e urbanismo e a sua aplicação . 1.1.2 OBJECTIVO ESPECÍFICO Identificar as diversas fontes de energias renováveis; Descrever as vantagens e desvantagem do uso de energias alternativas e renováveis; Analisar a aplicação das energias renováveis em arquitectura e urbanismo; Identificar as energias renováveis em Moçambique;. 1.1.3 METODOLOGIA Foi utilizado o método de pesquisa descritiva com a finalidade de conhecer diversas fontes de energias renováveis com vista a ter melhor percepção na no plano urbanístico e arquitectónico de modo a reduzir o impacto ambiental, partindo de uma revisão bibliográfica composta vários autores. O documento baseasse em estudos de fontes secundárias e primarias, onde as fontes secundarias foram virtuais, artigos e obras de individualidades contextualizadas no tema. De modo a ter uma melhor compreensão o trabalho foi dividido em 4 capítulos onde o primeiro fala disposições iniciais, no segundo já contextualização e conceitualização sobre o assunto em questão. No terceiro refere sobre as aplicações das energias renováveis em diversos sectores , no ultimo capitulo refere-se a um contexto particular de uma aérea concretamente em Moçambique. Os instrumentos usados para auxiliar no trabalho foram Documentos virtuais, Google Chrome para pesquisas do tema, e por ultimo o Word para a digitação do trabalho. O trabalho teve as seguintes fases de elaboração: Revisão bibliográfica; Análise dos resultados; e por fim feita a Sistematização e Revisão pelo grupo. 4 de 20 Gráfico 2 Em termos de geração de electricidade Mundial até o fim de 2017 2 CAPÍTULO: CONTEXTUALIZAÇÃO E CONCEITUALIZAÇÃO 2.1.1 As energias renováveis são provenientes de ciclos naturais de conversão da radiação solar, fonte primária de quase toda energia disponível na Terra e, por isso, são praticamente inesgotáveis e não alteram o balanço térmico do planeta e se configuram como um conjunto de fontes de energia que podem ser chamadas de não-convencionais, ou seja, aquelas não baseadas nos combustíveis fósseis e grandes hidroeléctricas. Energia renovável é aquela que vem de recursos naturais que são naturalmente reabastecidos, como sol, vento, chuva, marés e energia geotérmica. Existe uma pequena diferença: fontes renováveis são assim caracterizadas por não esgotável, como, por exemplo, aquelas oriundas do sol e do ar. Fontes alternativas, contudo, podem se esgotar, como é o caso da geotérmica, que veremos no decorrer do texto. Ou seja, nem toda energia alternativa é renovável, mas toda energia renovável é alternativa. Estas energias renováveis podem e devem ser utilizadas de forma sustentada, de maneira tal que resulte em mínimo impacto ao meio ambiente. O desenvolvimento tecnológico tem permitido que, aos poucos, elas possam ser aproveitadas quer como combustíveis alternativos (álcool, combustíveis) quer na produção de calor e de electricidade, como a energia eólica, solar, da biomassa, e de pequenas centrais hidreléctricas (PCHs), separadas das grandes hidreléctricas, com características renováveis, constituindo-se em fonte convencional de geração de electricidade. Estas energias estão passo a passo conquistando o espaço que antes era ocupado totalmente pelas fontes fósseis, o que tem sido propiciado pelo desenvolvimento tecnológico que permite o aproveitamento dessas fontes renováveis como combustíveis alternativos. Fonte: OECD/IEA and IEA SHC, RN21 e Renewable GSR ( ) Gráfico 1 Uso global de energia (transporte + electricidade) até o fim de 2017 Fonte: OECD/IEA and IEA SHC, RN21 e Renewable GSR ( ) 5 de 20 2.2 Classificação Dos Principais Fontes De Energia Alternativa E Renovável Exemplo de fontes de energia renovável: O Sol: energia solar; O vento: energia eólica; Os rios e correntes de água doce: energia hidráulica; Os mares e oceanos: energia Maremotriz; As ondas: energia das ondas; Energia da evaporação da água; A matéria orgânica: biomassa, biocombustível, biogás; O calor da Terra: energia geotérmica; Água salobra: energia azul; O hidrogénio: energia do hidrogénio; Fotossíntese: Fotossíntese artificial; Energia da fissão; Energia de fusão 2.2.1 Energia Solar A energia proveniente do sol. Pode ser utilizada directamente para o aquecimento do ambiente, aquecimento de água e para produção de electricidade, com possibilidade de reduzir em 70% o consumo de energia convencional. Além disso, a radiação solar pode ser utilizada directamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou eléctrica. Pode ainda ser convertida directamente em energia eléctrica, por meio de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais se destacam o termoeléctrico e o fotovoltaico. Quase todas as fontes de energia como já foi mencionado–hidráulica, biomassa, eólica, combustíveis fósseis e energia dos oceanos – são formas indirectas de energia solar. O aproveitamento da iluminação natural e do calor para aquecimento de ambientes, denominado aquecimento solar passivo, decorre da penetração ou absorção da radiação solar nas edificações, reduzindo- se, com isso, as necessidades de iluminação e aquecimento. Assim, um melhor aproveitamento da radiação solar pode ser feito com o auxílio de técnicas mais sofisticadas de arquitectura e construção Fonte de energia e calor indispensáveis a vida na terra, a luz solar também permite a geração de energia eléctrica através de dois tipos diferentes de tecnologia: a fotovoltaica e a hemitérmica: Energia Solar Fotovoltaica: é a transformação da radiação solar directamente em energia eléctrica solar por meio das células fotovoltaicas. as quais compõem os módulos, ou placas fotovoltaicas, que ficam expostos sob a luz do sol. Essa tecnologia, além de ser utilizada em grandes projectos de usinas solares, hoje já se espalha por milhões de lares e comércios pelo mundo por meio dos chamados sistemas fotovoltaicos conectados à rede que integram a geração distribuída de energia. Energia Solar Hemitérmica ou Energia Solar Térmica Concentrada: Essa tecnologia, restrita ao segmento de geração centralizada devido ao tamanho do projecto demandando, utiliza um grande número de espelhos colectores que reflectem, de forma concentrada, a luz do sol a um ponto específico de uma grande torre central, aquecendo a altas temperaturas materiais específicos que com sua expansão ou vaporização, movimentam turbinas que geram a energia eléctrica. 6 de 20 2.2.2 Energia Hídrica Energia cinética das massas de água dos rios, que fluem de altitudes elevadas para os mares. Sabendo-se que a energia hídrica deriva do aproveitamento da água para produção de electricidade e em se tratando de energia com características renováveis, decorre da instalação de pequenas centrais hidroeléctricas (PCHs) as chamadas mini-hídricas, que actualmente estão sendo mais utilizadas devido ao fato de causarem menor impacto ambiental e de serem mais facilmente introduzidas em infra-estruturas urbanas já existentes. A potência instalada dessas mini-hídricas é superior a 1MW e igual ou inferior a 30MW e, por serem empreendimentos que buscam atender demandas em áreas periféricas ao sistema de transmissão, as PCHs têm papel cada vez mais relevante. A tendência, com o passar do tempo, é a substituição das barragens hidroeléctricas de grandes dimensões por aquelas de pequeno porte (ENERGIA...., 2006). Já a energia hidráulica, de fonte indiscutivelmente renovável, é questionada nos grandes projectos. Uma grande usina causa uma série de impactos devido à área alagada que gera e suas consequentes alterações no meio ambiente e entorno. Além do grande impacto social de algumas dessas usinas, cientistas alegam que os impactos ambientais são irreversíveis e, muitas vezes, podem ser mais prejudiciais que os benefícios de utilizar uma fonte renovável. Existem, porém, as Pequenas Centrais Hidreléctricas (PCHs) que são pequenas usinas hidreléctricas que praticamente não geram áreas de alagamento. Estas se utilizam da fonte renovável e preservam o meio ambiente sendo, portanto, uma excelente alternativa. 2.2.3 Energia Eólicaenergia cinética das massas de ar (ventos) provocadas pelo aquecimento desigual na superfície da Terra. A energia eólica tem-se firmado, como uma grande alternativa na composição da matriz energética de diversos países. É uma abundante fonte de energia renovável, limpa e disponível em todos os lugares. A utilização desta fonte de energia para a geração de electricidade, em escala comercial, teve início em 1992 e, através de conhecimentos da indústria aeronáutica, os equipamentos para geração eólica evoluíram rapidamente em termos de ideias e conceitos preliminares para produtos de alta tecnologia. Actualmente, a indústria de turbinas eólicas vem acumulando crescimentos anuais acima de 30% e movimentando cerca de dois bilhões de Dólares em vendas por ano (PANORAMA, 2006). 2.2.4 Biomassa é a energia química produzida pelas plantas na forma de hidratos de carbono através da fotossíntese. Plantas, animais e seus derivados são biomassa. Sua utilização como combustível pode ser feita na sua forma bruta ou através de seus derivados. Madeira, produtos e resíduos agrícolas, resíduos florestais, excrementos animais, carvão vegetal, álcool, óleos animais, óleos vegetais, gás pobre, biogás são formas de biomassa utilizadas como combustível. A geração de energia eléctrica por meio da biomassa pode ser feita por processos como combustão directa, fermentação, gaseificação e outros. Os biocombustíveis produzidos são, por exemplo: etanol, biodiesel. 7 de 20 Etanol: O Etanol é produzido principalmente a partir da cana-de-açúcar, do eucalipto e da beterraba. Como energia pode ser utilizado para fazer funcionar motores de veículos ou para produzir energia eléctrica. As duas principais vantagens são: é uma fonte renovável e menos poluidora que a gasolina. O biodiesel: substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclo diesel. Vantagens: é renovável, não é poluente. A principal desvantagem do biodiesel é o esgotamento do solo. A biomassa, apesar de emitir CO2 na queima para gerar energia, recupera esse CO2 através da fotossíntese enquanto se desenvolve e por isso não afecta o meio ambiente. A observação vem de sua origem, que pode ser de sobras ou resíduos de matéria orgânica da actividade humana, ou ainda biomassa exclusivamente produzida para geração de energia. No segundo caso, questiona-se a concorrência por terra do plantio para geração de energia com o plantio para alimentação. O plantio para geração de energia pode estar relacionado à escassez de alimentos e à alta de preços dos mesmos, porém esta realidade não é valida para todas as regiões, o que torna o tema polémico. 2.2.5 Energia geotérmica A energia geotérmica é a energia do interior da Terra. A geotermia consiste no aproveitamento de águas quentes e vapores para a produção de electricidade e calor. Exemplo: central geotérmica da Ribeira Grande (Açores). Parte do calor interno da Terra (5.000 °C) chega à crosta terrestre. Em algumas áreas do planeta, próximas à superfície, as águas subterrâneas podem atingir temperaturas de ebulição, e, dessa forma, servir para impulsionar turbinas para electricidade ou aquecimento. A energia geotérmica é aquela que pode ser obtida pelo homem através do calor dentro da terra. O calor dentro da terra ocorre devido a vários factores, entre eles o gradiente geotérmico e o calor radiogénico. Geotérmica provém do grego geo, "Terra" e Thermo, "calor", literalmente "calor da Terra". 2.2.6 Energia maremotriz (Energia Oceânica) A energia dos mares é a energia que se obtém a partir do movimento das ondas, a das marés ou da diferença de temperatura entre os níveis da água do mar. Ocorre devido à força gravitacional entre a Lua, a Terra e o Sol, que causam as marés, ou seja, a diferença de altura média dos mares de acordo com a posição relativa entre estes três astros. Esta diferença de altura pode ser explorada em locais estratégicos como os golfos, baías e estuários que utilizam turbinas hidráulicas na circulação natural da água, junto com os mecanismos de canalização e de depósito, para avançar sobre um eixo. Através da sua ligação a um alternador, o sistema pode ser usado para a geração de electricidade, transformando, assim, a energia das marés, em energia eléctrica, uma energia mais útil e aproveitável. As energias das marés têm a qualidade de ser renovável, como fonte de energia primária não está esgotada pela sua exploração e, é limpa, uma vez que, na transformação de energia não produz poluentes derivados na fase operacional. No entanto, a relação entre a quantidade de energia que pode ser obtida com os actuais meios económicos e os custos e o impacto ambiental da instalação de dispositivos para o seu processo impediram uma notável proliferação deste tipo de energia. Outras formas de extrair energia a partir da energia das ondas oceânicas são, a energia produzida pelo movimento das ondas do oceano e de energia devido ao gradiente térmico, que faz uma diferença de temperatura entre as águas superficiais e profundas do oceano. 8 de 20 2.2.7 Energia do hidrogénio A energia do hidrogénio é a energia que se obtém da combinação do hidrogénio com o oxigénio produzindo vapor de água e libertando energia que é convertida em electricidade. Existem alguns veículos que são movidos a hidrogénio. Embora não seja uma fonte primária de energia, o hidrogénio se constitui em uma forma conveniente e flexível de transporte e uso final de energia, pois pode ser obtido de diversas fontes energéticas (petróleo, gás natural, electricidade, energia solar) e sua combustão não é poluente (é produto da combustão da água), além de ser uma fonte de energia barata. O uso do hidrogénio como combustível está avançando, havendo vários protótipos de carros nos países desenvolvidos que são movidos a hidrogénio, que gera electricidade, e descarregam água em seus escapamentos. Calcula-se que já na próxima década existirão modelos comerciais de automóveis eléctricos cujo combustível será o hidrogénio líquido. 2.3 Vantagens E Desvantagens Das Energias Alternativas E Renováveis As fontes alternativas de energia apresentam inúmeras vantagens em relação às fontes convencionais. Contudo, é necessário abordar também os pontos negativos do uso dessas energias consideradas "limpas". Vantagens: São opções energéticas pouco poluentes, consideradas limpas e inesgotáveis por serem renováveis; Produzem menos impactos negativos no meio ambiente, se comparadas às fontes convencionais; Oferecem poucos riscos, se comparadas ao uso de energia nuclear; Utilizar as fontes alternativas de energia reduz a dependência energética do actual modelo energético mundial, baseado no uso de combustíveis fósseis. Desvantagem: A energia solar e a energia eólica, apesar de produzirem energia a preços relativamente baixos, os custos para sua construção estrutural ainda são elevados. A energia eólica, apesar de ser considerada limpa, depende da instalação de aerogeradores. Esses podem provocar mudanças na paisagem das áreas nas quais forem instalados e também podem interferir no fluxo migratório de aves na região. O uso de biocombustíveis pode aumentar os problemas relacionados ao desmatamento. A utilização da biomassa, por meio da queima de vegetais, restos orgânicos e madeira, requer ampliação de áreas agricultáveis e o consequente desmatamento. 3 CAPÍTULO: APLICAÇÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS 3.1 Tendências actuais Em Energia Renováveis no Mercado e na Industria As energias renováveis são agora uma opção dominante no sector de energia em quase todas as partes do mundo. Em 2018, mais de 90 países tinham mais de 1 GW de capacidade de energia renovável instalada e 30 países tinham mais de 10 GW. A capacidade de energia renovável cresceu 8% em 2018, liderada por energia eólica e energia solar fotovoltaica. 9 de 20 Pelo quarto ano consecutivo, foi instalada mais capacidadede energia renovável do que o combustível fóssil e a energia nuclear combinados, e as energias renováveis agora representam mais de um terço da capacidade global de energia. Como mostra no gráfico 1 e 2. (REN21, 2019) Gráfico 3 Poder global Capacidade Geradora, através de Fonte, 2008-2018 3.1.1 Bioenergia A bioenergia moderna é o maior colaborador do suprimento global de energia renovável. Em 2017, a bioenergia moderna forneceu cerca de 5% do consumo final de energia global, quase metade de toda a contribuição de energia renovável. A bioenergia deu sua maior contribuição ao sector de aquecimento e refrigeração (5%), seguida pelo sector de transportes (3%) e fornecimento de electricidade (2,1%). O uso de bioenergia está crescendo mais rapidamente nos sectores de electricidade e transporte, enquanto fica lento no sector de aquecimento. Em 2018, a EU manteve a liderança no uso da bioenergia moderna para aquecimento. A China é líder mundial em geração de bioelectricidade, seguida pelos Estados Unidos, Brasil, Índia e Alemanha. A produção de biocombustíveis é dominada pelos Estados Unidos e pelo Brasil, que juntos produziram 69% de todos os biocombustíveis em 2018. O desenvolvimento industrial continuou a se concentrar no desenvolvimento de biocombustíveis avançados que podem oferecer melhor desempenho em sustentabilidade e também ser usado em novas aplicações, como a aviação. Estão sendo feitos progressos no desenvolvimento e implantação desses novos combustíveis, mas até agora eles representam apenas uma pequena parcela da produção de biocombustíveis. 3.1.2 Energia geotérmica A energia geotérmica está crescendo apenas gradualmente, e a maior capacidade de energia está sendo adicionada em apenas dois países. A produção de energia geotérmica em 2018 foi estimada em 630 peta joules, com cerca de metade disso na forma de electricidade (89,3 terawatt-hora (TWh)) e metade como calor. Estima-se que 0,5 GW de nova capacidade de geração de energia geotérmica entrou em operação em 2018, elevando o total global para cerca de 13,3 GW. A Turquia e a Indonésia foram responsáveis por cerca de dois terços da nova capacidade instalada. Outras adições incluíram a primeira usina geotérmica da Croácia, além de projectos na Islândia, Quénia, Nova Zelândia, Filipinas e Estados Unidos. A extracção directa de energia geotérmica para aplicações térmicas Fonte: OECD/IEA and IEA SHC, RN21 e Renewable GSR ( ) 10 de 20 cresceu em 2018, especialmente para aquecimento de ambientes, com a actividade de mercado mais aparente na Europa e na China. 3.1.3 Hidreléctricas O mercado global de energia hidreléctrica em 2018 parecia muito semelhante ao ano anterior em termos de crescimento da capacidade e concentração de actividade. Cerca de 20 GW foram adicionados para atingir uma capacidade instalada total de cerca de 1.132 GW. A geração mundial de energia hidreléctrica, que varia a cada ano com mudanças nos padrões climáticos e outras condições locais, foi estimada em 4.210 TWh. Como em muitos anos anteriores, a China liderou o comissionamento de novas capacidades hidreléctricas, representando mais de 35% das novas instalações em 2018. O Brasil ficou em segundo lugar (em 2017), seguido pelo Paquistão e Turquia, todos com mais de 1 GW de capacidade. A capacidade de armazenamento bombeado aumentou 1,9 GW em 2018, totalizando 160 GW no final do ano, representando a grande maioria da capacidade global de armazenamento de energia. Nova capacidade foi instalada na China, Áustria e Estados Unidos. Alguns novos projectos de armazenamento bombeado estão sendo optimizados para resposta rápida às mudanças nas condições da rede, em parte para melhor acomodar o crescente uso de tecnologias variáveis de energia renovável. Uma característica notável da indústria hidreléctrica em 2018 foram as crescentes fileiras de instalações antigas que exigem reparos e actualizações. Mais da metade de todas as instalações hidreléctricas em todo o mundo já passaram ou exigirão em breve actualizações e modernização. 3.1.4 Energia Oceânica A energia oceânica representa a menor parte do mercado de energia renovável, com a maioria dos projectos focados em demonstrações em escala relativamente pequena e em projectos piloto de menos de 1 megawatt (MW). As adições líquidas em 2018 foram de aproximadamente 2 MW, com uma capacidade operacional estimada em 532 MW no final do ano. A actividade de desenvolvimento é encontrada em todo o mundo, mas está concentrada principalmente na Europa e, principalmente, nas costas da Escócia, onde várias matrizes de turbinas de maré estavam sendo implantadas em 2018. O potencial de recursos da energia oceânica é enorme, mas permanece inexplorado, apesar de décadas. dos esforços de desenvolvimento. O ano de 2018 foi um dos grandes contrastes para a indústria de energia oceânica. Por um lado, os fabricantes de matrizes de turbinas de maré, em particular, indicaram sucesso tecnológico e progressão para a comercialização. 3.1.5 Energia Solar fotovoltaica (PV) O mercado global anual de energia solar fotovoltaica subiu ligeiramente para exceder 100 GW (corrente contínua) pela primeira vez, com um total de 505,5 GW no final do ano de 2018. O autoconsumo continuou sendo um importante impulsionador do mercado para novos sistemas distribuídos em algumas regiões, e as compras corporativas de energia solar fotovoltaica expandiram-se consideravelmente, principalmente nos Estados Unidos e na Europa. Em todo o mundo, 11 de 20 mineração, manufactura e outras indústrias estavam montando usinas fotovoltaicas solares (e outras renováveis) para alimentar suas operações. A indústria de energia solar fotovoltaica experimentou dores de crescimento significativas em 2018. A decisão da China de restringir a demanda doméstica levou a turbulência global, à medida que os módulos chineses inundaram o mercado mundial e as disputas comerciais afectaram a indústria em alguns países. No final do ano, pelo menos 32 países, representando todas as regiões, tinham uma capacidade cumulativa de 1 GW ou mais. A energia solar fotovoltaica desempenhou um papel significativo e crescente na geração de electricidade em vários países, incluindo Honduras (12,1%), Itália e Grécia (ambos cerca de 8,2%), e no final de 2018 um em cada cinco domicílios australianos gerava pelo menos parte de sua electricidade com energia solar. 3.1.6 Concentração De Energia Térmica Solar (CSP) A capacidade global de energia solar térmica concentrada (CSP) aumentou 11% para pouco menos de 5,5 GW em 2018. Estima-se que 550 MW entraram em operação, representando o maior ganho desde 2014. No final do ano, cerca de 2 GW de novas usinas estavam em construção em 10 países, com a maior parte dessa capacidade sendo construída nos Emirados Árabes Unidos (0,7 GW) e na China (pouco mais de 0,5 GW). Todos, excepto 3 das 23 usinas em construção, planejam incluir o armazenamento de energia térmica (TES). O TES operacional atingiu quase 17 gigawatt-hora até o final de 2018. Pelo terceiro ano consecutivo, a nova capacidade ficou online apenas em mercados emergentes. China e Marrocos lideraram novas adições de 200 MW cada, seguidas pela África do Sul e Arábia Saudita. 3.1.7 Aquecimento E Resfriamento Térmico Solar Aproximadamente 33,3 gigawatts-térmicos (GWth) de nova capacidade térmica solar foram comissionados em 2018, aumentando a capacidade global total de 2% para cerca de 480 GWth. A China respondeu por cerca de 74% das adições globais, seguida pela Turquia, Brasil e Estados Unidos. Acrescente demanda no Oriente Médio e na África Oriental e Central permitiu que vários fabricantes de colectores solares do sul da Europa aumentassem seus volumes de produção. O número de novas instalações de aquecimento solar para processos industriais (SHIP) em 2018 correspondeu ao nível de 2017, com o México e a China sendo os líderes globais. O ano de 2018também marcou um marco para novos acordos para projectos de calor solar que usam tecnologias de concentração. Em Omã, foi assinado um memorando de entendimento para uma planta produtora de vapor solar de 2 GW de tamanho mundial, recorde mundial, e a construção começou na primeira grande planta SHIP (e grande solar concentrada) do Brasil. 3.2 Energia Eólica O mercado eólico global foi bastante estável, com cerca de 51 GW adicionados em 2018, aumentando a capacidade acumulada em 9%, para 591 GW. Após um ano recorde de energia eólica na Europa e na Índia em 2017, ambos os mercados se contraíram em 2018, mas ocorreu um crescimento notável em várias outras regiões e países. A Ásia era o maior mercado regional, representando quase 52% da capacidade adicionada. 12 de 20 O sector está enfrentando esses desafios com os avanços tecnológicos em andamento (incluindo turbinas maiores) que aumentam a produção de energia por turbina, melhoram a eficiência e a produção da planta e reduzem o custo nivelado de electricidade (LCOE) da energia eólica. Pelo menos 12 países em todo o mundo atingiram 10% ou mais do seu consumo anual de electricidade com energia eólica em 2018. 3.2.1 Processamento e Uso de Energia Renovável e Alternativa 3.2.2 Energias renováveis distribuídas para acesso à energia (DREA) As energias renováveis distribuídas para os sistemas de acesso à energia continuam a desempenhar um papel importante no fornecimento de acesso a serviços modernos de energia para as famílias em áreas remotas das economias em desenvolvimento e emergentes. 13 de 20 Em 2017, a população global sem acesso à electricidade caiu abaixo da marca de 1 bilhão, com 61% das pessoas ainda sem acesso vivendo na África Subsaariana e cerca de 35% no desenvolvimento da Ásia. No que diz respeito à energia para cozinhar limpo, 2,7 bilhões de pessoas ainda não tinham acesso em 2017, 33% delas vivendo na África Subsaariana e 64% delas no desenvolvimento da Ásia. Com base na dinâmica dos últimos cinco anos, os sistemas de energias renováveis distribuídas para acesso à energia (DREA) estão sendo cada vez mais usados para fornecer acesso à electricidade. Em 2017, mais de 122 milhões de pessoas obtiveram acesso principalmente através de sistemas solares fora da rede. Embora os sistemas solar-pico dominem o mercado solar fora da rede, o volume de vendas de sistemas residenciais solares maiores afiliados aumentou 77% em 2018, destacando uma crescente demanda por mais energia. 3.3 Recursos E Tecnologias Renováveis De Energia Antes de seleccionar uma tecnologia de energia renovável apropriada para aplicar a um projecto de modernização de construções , é importante considerar primeiro uma série de factores. Exemplos destes factores incluem: • Recurso de energia renovável disponível no local ou próximo ao local da construção; • Área disponível para localização da tecnologia de energia renovável; • Custo da energia comprada do fornecedor de energia eléctrica ou térmica do edifício; • Incentivos disponíveis para compensar o custo de instalação do sistema de energia renovável; • Regulamentos locais que afectam os sistemas de energia renovável; • Desejo de preservar ou não alterar os recursos arquitectónicos existentes; • Características dos perfis de energia a serem compensados pela instalação de energia renovável. 3.4 Energias Renováveis Em Arquitectura E Urbanismo Se a energia renovável utilizada pelos edifícios for produzida por ele mesmo, a arquitectura irá passar a colaborar para o desenvolvimento sustentável e estará zelando pelo futuro do planeta. A indústria da construção absorve 50% de todos os recursos mundiais, é a actividade menos sustentável do planeta segundo Edwards (2004). Este novo método de projectar ambientes contará com o auxílio das fontes renováveis de energia, aliada a toda tecnologia, principalmente a física. Sendo assim, será possível substituir aparelhos que consomem energia e ainda poluem o meio, por outros que utilizem os próprios meios para o seu funcionamento, tais como: a água acumulada em cisternas, que poderá servir tanto para o aquecimento, quanto para o resfriamento do edifício, ou geradores, que substitua a energia eléctrica, etc. O arquitecto e urbanista além do conceber novos edifícios e até mesmo planejar cidades tem uma grande acuidade, pois antes mesmo de novas construções ocuparem o espaço terrestre, as ideias destes passam por ele, então as modificações que hoje são feitas para melhoras projectos erróneos, podem ser evitadas. 14 de 20 3.4.1 Matéria Renováveis nas cidades As cidades estão assumindo um papel de liderança no avanço das energias renováveis por meio de seus esforços para alcançar uma ampla gama de objectivos ambientais, económicos e sociais interligados As cidades estão na vanguarda da transição energética, representando cerca de 65% da demanda global de energia e abrigando mais da metade das pessoas do mundo. Algumas cidades são capazes de atingir metas mais renováveis do que os órgãos nacionais e estaduais / provinciais, pois podem assumir sua responsabilidade directa de prestar serviços aos residentes e garantir a qualidade de vida cotidiana, suas relações contratuais com fornecedores de energia e grandes empresas. (REN21, 2019) Apesar da importância das cidades na transição energética, os dados sobre políticas e realizações de energia renovável local e municipal são descentralizados; os dados consolidados são limitados; e os dados disponíveis frequentemente estão desactualizados. 3.4.2 Oportunidades Para Energia Renovável Urbana Com base nesses múltiplos factores, as cidades estão avançando em energia renovável como um meio de fornecer serviços urbanos, como electricidade, aquecimento e refrigeração e transporte. Eles também estão desenvolvendo abordagens intersectoriais, por exemplo, usando resíduos urbanos e fluxos de águas residuais como matéria-prima para produzir biogás, bio metano e outras fontes de energia renovável. 44 Em muitas cidades, há um crescente reconhecimento das oportunidades existentes no aumento do uso de recursos locais. energias renováveis, levando os formuladores de políticas a adoptar metas e políticas de apoio relacionadas. Com reduções de custo em energia solar fotovoltaica, energia eólica e outras tecnologias, as cidades vêem possibilidades crescentes de investir em energia renovável. Até o final de 2018, pelo menos 100 cidades em todo o mundo estavam fornecendo 70% ou mais de sua energia renovável - incluindo Auckland (Nova Zelândia), Dar es Salaam (Tanzânia), Nairobi (Quénia) e Seattle (Estados Unidos) .Mais de 40 cidades já eram totalmente energizadas por fontes renováveis, com a maioria na América Latina (30), mas também em outros lugares como as cidades americanas de Burlington (Vermont), Georgetown (Texas) e Rock Port (Missouri), além de Reykjavik (Islândia) e Shenzhen (China) e Moçambique .46 As redes urbanas de aquecimento e resfriamento urbano oferecem uma oportunidade para as cidades integrarem fontes renováveis sistema geotérmico e instalações solares térmicas no telhado para abastecer o sistema de aquecimento urbano local, e na Áustria mais de 2.100 sistemas municipais de aquecimento urbano usam biomassa local para fornecer calor e oportunidades de receita para os agricultores locais.47 Em 2003, a cidade americana de St. Paul (Minnesota) converteu seu sistema de aquecimento e resfriamento distrital de energia de carvão em lixo municipal de madeira, com 65 megawatts (MW) de capacidade de aquecimento e 25 MW de capacidade de potência. No sector de transportes, a energia renovável oferece uma oportunidade para diminuir as despesas de combustível e as emissões locais, principalmente para as frotas de transporte público. Estocolmo usou a contratação pública de serviços de transporte para alcançar seu objectivo de eliminar gradualmente os combustíveis fósseis no sector detransportes, 15 de 20 resultando em uma mistura de veículos de combustível alternativo na frota da cidade, de biogás e biocombustíveis a veículos eléctricos (VEs) . Embora a mobilidade eléctrica não seja uma tecnologia renovável em si mesma, ela abre a oportunidade para uma maior penetração de electricidade renovável no sector de transportes. Em 2018, cerca de 460.000 ónibus eléctricos estavam operando em pelo menos 300 cidades em todo o mundo.50 Mais de 98% dos ónibus foram implantados na China, mas também estavam presentes em Berlim (Alemanha), Moscou ( Federação Russa) e Tshwane (África do Sul) .51 Embora a ligação directa de electricidade renovável e VEs permaneça limitada, existem exemplos, principalmente no nível da cidade. Em 2018, Santiago (Chile) encomendou um parque fotovoltaico solar de 100 MW para suprir mais da metade da demanda de eletricidade do seu sistema de trânsito rápido subterrâneo.52 Em Melbourne (Austrália), todo o sistema de bonde da cidade de 410 carros está em transição para a energia solar, fornecida por electricidade de uma usina fotovoltaica solar de 35 MW prevista. 3.4.3 Exemplos de Aplicações de Energias renováveis 3.4.3.1 Tóquio, Japão Projecto e cidade: linha ferroviária Tokyu Setagaya, Tóquio, Japão Tecnologias: Energia geotérmica e energia hidreléctrica Em Março de 2019, a linha ferroviária Tokyu Setagaya de cinco quilómetros, conectando as estações Sangenjaya e Shimotakaido de Tóquio, tornou-se o primeiro serviço ferroviário urbano no Japão a ser movido inteiramente por energia renovável. A linha de trem leve, que transporta 57.000 passageiros por dia, é de propriedade e operado pela Tokyu Corporation e é alimentado por energia geotérmica e hidreléctrica fornecida pela Tohoku Electric Power Co. toneladas métricas por ano. 3.4.3.2 Viena, Áustria Projecto e cidade: Sistema Solar Térmico Wien Energie, Viena, Áustria Tecnologia: Aquecimento urbano solar Como parte do Serviço Público de Viena, a Wien Energie GmbH usa uma usina térmica solar de 656 metros quadrados para fornecer calor à rede de aquecimento urbano de Viena. Com um rendimento solar de 510 megawatt-hora térmico por ano, a planta oferece uma economia estimada em 2.132 toneladas de dióxido de carbono ao longo de 25 anos. A rede de aquecimento urbano de Viena tem quase 1.200 quilômetros de extensão e fornece energia para cerca de 350.000 residências. 16 de 20 3.4.3.3 Burlington, Vermont, EUA Projecto e Cidade: Estação Geradora McNeil, Burlington, Vermont, EUA Tecnologia: Usina de biomassa. Em 2018, a energia renovável forneceu 100% da electricidade de Burlington. Mais de um terço da energia renovável vem da bioenergia produzida na Estação Geradora McNeil. Em operação desde 1984, a usina de biomassa de 50 megawatts é alimentada por madeira, a maioria das quais chega por via férrea a partir de florestas gerenciadas de forma sustentável em Vermont e Nova York, dentro de um raio de 100 quilómetros de Burlington. A planta pertence e é operada pelo Burlington Electric Department, o único fornecedor de electricidade da cidade de 42.000 habitantes. O restante da eletricidade de Burlington é fornecido por energia eólica, energia solar fotovoltaica e energia hidreléctrica. 3.4.3.4 Freiburg, Alemanha Projecto e cidade: assentamento solar no distrito de Vauban, Freiburg, Alemanha Tecnologia: PV solar, bioenergia O distrito de Vauban, em Freiburg, é um modelo de vida sustentável. Cada edifício possui painéis fotovoltaicos solares em seu telhado e é necessário para atender aos altos padrões de eficiência. Como resultado, muitas casas produzem mais electricidade do que consomem, com o excedente de electricidade sendo vendido de volta à cidade rede. Em Freiburg, a produção de energia renovável é incentivada por meio de créditos fiscais federais e apoio financeiro da concessionária regional. A energia e o calor de Vauban são gerados por energia solar fotovoltaica e por um gerador combinado de calor e energia altamente eficiente movido a lascas de madeira conectado a uma rede de aquecimento urbano.. 4 CAPITULO: ENERGIA RENOVÁVEL EM MOÇAMBIQUE EDM construiu, desde a sua criação, mais de 3000 km de linhas de 66 kV ou mais, reabilitou, modernizou e expandiu sistemas de distribuição A procura de energia eléctrica cresceu de apenas 200 MWh/ano em 1960 para 3193 GWh/ano (481 MW potência de ponta) em 2009, levando a energia hidroeléctrica de Cahora Bassa para todas as capitais provinciais. Ao longo dos anos, as centrais a diesel e carvão existentes nas principais zonas urbanas foram progressivamente fechada e hoje a energia hidroeléctrica, principalmente a fornecida pela HCB, é a única fonte de energia da EDM. As estatísticas nacionais indicam que as principais fontes de energia doméstica em Moçambique são a lenha, carvão vegetal, querosene, LPG e electricidade. Nos anos 2002/3 a energia para iluminação distribuía-se do seguinte modo: electricidade (6,9%), querosene/gás (53,8%), lenha (31,7%), velas (2,2%) e outras fontes (4,7%) [20, 21]. Por outro lado, a cozinha doméstica usa a seguinte composição de fontes energéticas, em 2004 em Maputo: somente lenha (2,1%), somente carvão vegetal (11,7%), somente querosene (10%), somente LPG (3,8%) e somente electricidade (4,6%) 17 de 20 A maior parte das famílias usa carvão para cozinhar, só ou em combinação com outras fontes (71,7%). O gasóleo e a gasolina são usados sobretudo em sistemas de transporte [23], a tracção animal tem uma incidência de apenas 8% em actividades agrícolas - só 2,5% dos agricultores possui e usa tracção animal nas machambas e o uso de fontes renováveis como água, vento e sol é, por enquanto, negligenciável. As energias renováveis já desempenham um papel importante na matriz energética de Moçambique. Uma parte substancial da sua procura de energia, cerca de 80%, é satisfeita através da biomassa tradicional, lenha e carvão vegetal, usadas principalmente para cozinhar, embora alguns empreendimentos comerciais e industriais (padarias, fábricas de chá) também usem biomassa para gerar calor. A biomassa é uma fonte renovável, mas ela é geralmente usada de forma muito pouco eficiente e tem um impacto negativo na saúde, através da poluição no interior da casa e no meio ambiente, através do desflorestamento. (Arthur, Soliano, & Mariezcurrena, 2011) 4.1 Potencial Hídrico Moçambique é um dos maiores produtores de hidroeletricidade da África . Seu potencial de geração hidrelétrica é estimado em aproximadamente 19.000 MW, dos quais apenas 2.100 MW foram explorados até o momento. Dois projetos de grande escala estão planejados para o curto e médio prazo: a expansão da barragem de Cahora Bassa (1.245 MW) e o desenvolvimento da barragem de Mphanda Nkuwa (1.500 MW). O Atlas de Energias Renováveis identificou um total de 1.446 projectos hidreléctricos em potencial, com um potencial acumulado de 19 GW. Foram identificados 351 projectos prioritários, totalizando 5,6 GW, sendo a maioria nas províncias de Tete, Manica, Niassa, Zambézia e Nampula. 4.2 Potencial solar Moçambique tem um potencial solar significativo e praticamente inexplorado. A irradiação horizontal global varia entre 1.785 e 2.206 kWh / m /ano. No total, Moçambique tem um potencial superior a 2,7 GW que poderia ser facilmente desenvolvido. Esse potencial oferece muitas possibilidades para projectos de electrificação rural e conectados à rede. O Atlas de Energias Renováveis identificou 189 locais para usinas conectadas à rede, próximas às subestações existentes, com uma capacidade total de 599 MW. As províncias de Maputo e Tete têm o maior potencial para projectos solares 18 de 20 conectados à rede, essencialmente devido à infra-estrutura de rede favorável. Existem aproximadamente 1,3 MW de mini redes solares fotovoltaicas instaladas no Niassa, financiadas pelo governo da Coreia do Sul, aproximadamente200 kW (50x 4 kW cada) de minid redes solares fotovoltaicas financiadas pelo Fundo Português de Carbono e um vários programas multilaterais e bilaterais (por exemplo, Banco Mundial, Agência Belga de Desenvolvimento (BTC), UNIDO, Desenvolvimento Energizante) focado na instalação de SHS em instituições rurais, microempresas e famílias. A capacidade instalada actual no país é estimada em 2,2 MW. Como a população rural é altamente dispersa, a maioria desses projectos são fora da rede, sistemas autónomos e mini- redes descentralizadas. Ao seleccionar locais para sistemas fotovoltaicos, é dada prioridade a instituições governamentais, incluindo escolas, hospitais e funções administrativas do governo. Na ausência de um sistema de incentivos, os mercados comerciais activos ainda não se desenvolveram e há relativamente pouca participação privada. Um factor para isso também pode ser que os consumidores podem preferir aguardar a chegada dos projectos financiados pela FUNAE em comparação aos projectos privados, dada a sua desvantagem de custo. 4.3 Potencial de Bioenergia Segundo o Atlas das Energias Renováveis, Moçambique tem potencial para gerar mais de 2 GW de electricidade a partir de biomassa . Desse modo, um gasoduto de 128 MW de projectos prioritários de biomassa seria viável para desenvolvimento no curto prazo. Os seguintes sectores e segmentos de mercado oferecem potencial para tecnologias de biogás ou biomassa: • Silvicultura: resíduos de extracção convencional ou plantações dedicadas (1.006 MW) • Indústria e agricultura: resíduos agro-industriais de fazendas, resíduos de madeira e plantas de indústrias manufactureiras (N / A) 19 de 20 5 CONCLUSÃO O uso das novas tecnologias em prol da melhoria da qualidade de vida está tornando possível utilizar os recursos naturais de maneira equilibrada, sem degradar os meios e preservar o mesmo. Em grande parte das edificações não há soluções sustentáveis. Actualmente elas passam a ser essenciais para a preservação dos recursos e constituição de um mundo melhor. Sobre as energias estudadas e suas aplicações, foi identificado que a energia solar e o aproveitamento de água de chuva trazem benefícios, a partir de simples recursos. Já a energia eólica, também tem suas vantagens e é capaz de suprir toda a necessidade de energia eléctrica de uma casa, mas, para isto é necessário o uso em conjunto, devido ao tamanho dos aparelhos e capacidade dos mesmos. A popularização destes recursos depende somente da consciência dos profissionais envolvidos na construção civil e também pareceria com instituições governamentais, para assim alcançar o barateamento de custos, beneficiando todas as parcelas da população. O uso consciente e racional dos recursos finitos traz benefícios aos cidadãos e também a natureza. Actualmente com os problemas de ordem ambiental, essa consciência deve estar presente em todos os sectores, inclusive na arquitectura, que pode contribuir substancialmente para varias mudanças em urbanização, arquitectura e meio ambiente. 20 de 20 6 Bibliografia Arthur, F., Soliano, O., & Mariezcurrena, V. (2011). Estudo de Avaliação de Energias Renováveis em Moçambique. Mocambique: Organização Holandesa de Cooperação (SNV). ATLAS. (s.d.). Potencial de energia renovável Em Mocambique. Obtido em 28 de Marco de 2020, de https://www.get- invest.eu/market-information/mozambique/ BrasilEscola. (s.d.). Fontes de energia. Obtido em 25 de Marco de 2020, de brasil escola: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/fontes-energia.htm# Coimbra-Araújo, C. H. (26 de Maio de 2015). Fontes renováveis de energia e tecnologias de geração. Universidade Federal do Paraná. EOSconsultores. (23 de Novembro de 2018). ENERGIAS RENOVÁVEIS: PRODUÇÃO, USO E APLICAÇÕES NO SANEAMENTO BÁSICO. Obtido em 29 de Marco de 2020, de EOSconsultores: https://www.eosconsultores.com.br/energias-renovaveis-e-saneamento-basico/ Hayter, S. J., & Kandt, A. (22-21 de Septembre de 2011). Renewable Energy Applications for Existing Buildings. Pré- impressão. REN21. (2019). GLOBAL STATUS REPORT. Paris: REN21 Secretariat. wikipedia. (07 de 03 de 2020). Energia renovável – Wikipédia, a enciclopédia livre. Obtido de www.Wikipedia.com: https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_renovável 1 CAPÍTULO: DISPOSIÇÕES INICIAIS 1.1 INTRODUÇÃO 1.1.1 OBJECTIVO GERAL 1.1.2 OBJECTIVO ESPECÍFICO 1.1.3 METODOLOGIA 2 CAPÍTULO: CONTEXTUALIZAÇÃO E CONCEITUALIZAÇÃO 2.1.1 As energias renováveis 2.2 Classificação Dos Principais Fontes De Energia Alternativa E Renovável 2.2.1 Energia Solar 2.2.2 Energia Hídrica 2.2.3 Energia Eólica 2.2.4 Biomassa 2.2.5 Energia geotérmica 2.2.6 Energia maremotriz (Energia Oceânica) 2.2.7 Energia do hidrogénio 2.3 Vantagens E Desvantagens Das Energias Alternativas E Renováveis 3 CAPÍTULO: APLICAÇÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS 3.1 Tendências actuais Em Energia Renováveis no Mercado e na Industria 3.1.1 Bioenergia 3.1.2 Energia geotérmica 3.1.3 Hidreléctricas 3.1.4 Energia Oceânica 3.1.5 Energia Solar fotovoltaica (PV) 3.1.6 Concentração De Energia Térmica Solar (CSP) 3.1.7 Aquecimento E Resfriamento Térmico Solar 3.2 Energia Eólica 3.2.1 Processamento e Uso de Energia Renovável e Alternativa 3.2.2 Energias renováveis distribuídas para acesso à energia (DREA) 3.3 Recursos E Tecnologias Renováveis De Energia 3.4 Energias Renováveis Em Arquitectura E Urbanismo 3.4.1 Matéria Renováveis nas cidades 3.4.2 Oportunidades Para Energia Renovável Urbana 3.4.3 Exemplos de Aplicações de Energias renováveis 3.4.3.1 Tóquio, Japão 3.4.3.2 Viena, Áustria 3.4.3.3 Burlington, Vermont, EUA 3.4.3.4 Freiburg, Alemanha 4 CAPITULO: ENERGIA RENOVÁVEL EM MOÇAMBIQUE 4.1 Potencial Hídrico 4.2 Potencial solar 4.3 Potencial de Bioenergia 5 CONCLUSÃO 6 Bibliografia
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