Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
DAIANA RODRIGUES MENEZES ALIMENTAÇÃO RESIDENCIAL POR SISTEMA HÍBRIDO DE ENERGIA RENOVÁVEL – FOTOVOLTAICA E EÓLICA Sorocaba 2022 DAIANA RODRIGUES MENEZES ALIMENTAÇÃO RESIDENCIAL POR SISTEMA HÍBRIDO DE ENERGIA RENOVÁVEL – FOTOVOLTAICA E EÓLICA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Anhanguera Sorocaba como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em de Engenharia Elétrica. Orientador (a): Caio Vlvan Sorocaba 2022 DAIANA RODRIGUES MENEZES ALIMENTAÇÃO RESIDENCIAL POR SISTEMA HÍBRIDO DE ENERGIA RENOVÁVEL – FOTOVOLTAICA E EÓLICA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Anhanguera Sorocaba, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica. BANCA EXAMINADORA ______________________________________ Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) ______________________________________ Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) ______________________________________ Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Sorocaba, 26 de novembro de 2022 Dedico este trabalho a Deus, pela sua infinita misericórdia e por me mostrar sempre o melhor caminho a seguir; Aos meus pais, Saturnino de Almeida Menezes e Ivone Rodrigues Menezes, por não medirem esforços, para me ajudar na concretização deste tão sonhado e batalhado objetivo. AGRADECIMENTOS Primeiramente a Deus que permitiu que tudo isso acontecesse, ao longo da minha vida, e não somente neste período como estudante, mas que sempre é o maior mestre que alguém pode conhecer e ter. Dedico este trabalho a todo o curso de Engenharia Elétrica da Faculdade Anhanguera Sorocaba, corpo docente e discente, a quem fico lisonjeado por ele ter feito parte. Não há exemplo maior de dedicação do que o da nossa família. À minha querida família, que tanto admiro, dedico o resultado do esforço realizado ao longo deste percurso. “Que os nossos esforços sempre focados no desafio à impossibilidade. Todas as grandes conquistas humanas vieram daquilo que parecia impossível”. Charles Chaplin MENEZES, Daiana Rodrigues. Alimentação residencial por sistema híbrido de energia renovável – fotovoltaica e eólica. 2022. 50 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Faculdade Anhanguera Sorocaba, 2022. RESUMO A utilização das energias renováveis vem se destacando no cenário mundial e brasileiro, sendo ela capaz de proporcionar, para as gerações futuras, significativas melhorias no que tange a uma melhor qualidade de vida por meio da preservação ambiental e das condições climáticas, favorecendo ainda para suprir as carências provenientes da energia elétrica através de uma promoção sustentável. Fazendo com que estes meios alternativos renováveis de energia passem a ser utilizado ainda mais pela população brasileira, principalmente aquelas provenientes do sistema fotovoltaico e eólico, constituindo estas como fontes de energia limpa, sustentável e não prejudicial ao meio ambiente. Todavia ressalta-se que a maximização do consumo de energia elétrica, a estagnação da produção nas usinas hidrelétricas compensadas com o crescimento do consumo de fontes de energia fósseis constitui- se como fatores que acabam impulsionando a procura por fontes renováveis que proporcione a instituição de uma energia mais limpa de maneira que permita a compensação das necessidades energéticas sem que haja nenhuma mudança no modo de vida da população de uma maneira em geral. Tais transformações conseguem ser observadas de forma mais clara nas moradias residenciais, onde que, as pessoas vêm procurando por métodos que lhes proporcionem uma maior redução dos gastos e a preservação ambiental, dando início assim a um sistema de transformação cultural no que tange aos modelos domiciliares de imóveis. Partindo- se desta perspectiva, o presente estudo vem a apresentar como tema a ser desenvolvido: Alimentação Residencial por Sistema Híbrido de Energia Renovável – Fotovoltaica e Eólica. Apresentando como objetivo geral o de demonstrar como a geração híbrida de energia, por meio dos sistemas fotovoltaicos e eólicos, podem contribuir para sanar as necessidades energéticas residenciais. Passando assim a utilizar, como forma metodológica de se alcançar o objetivo central proposto, a revisão bibliográfica em razão desta propiciar, de uma forma mais qualificada e eficaz, a compreensão das pesquisas existentes e, bem como, de obter conclusões mais nítidas a partir do tema proposto. Utilizando-se também os métodos qualitativos e descritivos na abordagem do tema em si. Resultando na conclusão da viabilidade da instalação de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico constitui-se de um processo capaz de sanar as necessidades residenciais energéticas. Palavras-chave: Geração híbrida. Sistema fotovoltaico. Sistema eólico. Residencial. MENEZES, Daiana Rodrigues. Residential power supply by hybrid renewable energy system – photovoltaic and wind. 2022. 50 sheets. Completion of course work (Graduation in Electrical Engineering) – Faculdade Anhanguera Sorocaba, 2022. ABSTRACT The use of renewable energies has been standing out more and more in the world and in Brazil, being able to provide, for future generations, significant improvements in terms of a better quality of life through environmental preservation and climatic conditions, favoring yet to meet the needs arising from electricity through a sustainable promotion. Making these alternative means of renewable energy to be used even more by the Brazilian population, especially those from the photovoltaic and wind system, constituting these as sources of clean, sustainable and environmentally friendly energy. However, it is noteworthy that the maximization of electricity consumption, the stagnation of production in hydroelectric plants, offset by the growth in consumption of fossil energy sources, constitute factors that end up driving the search for renewable sources that provide the institution of a cleaner energy in a way that allows for the compensation of energy needs without any change in the population's way of life in general. Such transformations can be observed more clearly in residential housing, where more and more people are looking for methods that provide them with a greater reduction in expenses and environmental preservation, thus initiating a system of cultural transformation regarding to residential real estate models. Starting from this perspective, the present study presents as a theme to be developed: Residential Power by Hybrid Renewable Energy System - Photovoltaic and Wind. Presenting as a general objective to demonstrate how hybrid energy generation, through photovoltaic and wind systems, can contribute to meet residential energy needs today. Thus, using, as a methodological way to achieve the proposed central objective, the bibliographic review, in order to provide, in a more qualified and effective way, the understanding of existing research and, as well as, to obtain clearer conclusions from the proposed theme. Also using qualitative and descriptive methods in approaching the topic itself. Resulting in reaching the conclusion of the feasibility of installing a hybrid wind- photovoltaic system, it constitutes a process, nowadays, capable of solving residential energy needs. Keywords: Hybrid generation. Photovoltaic system. Wind system. Residential. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 01 – Processo de geração de energiaelétrica por meio das usinas hidrelétricas .................................................................................................................................. 27 Figura 02 – Componente de um sistema gerador de energia elétrica ..................... 30 Figura 03 – Parque eólico no Ceará ......................................................................... 34 Figura 04 – Diagrama de blocos de um sistema híbrido .......................................... 39 Figura 05 – Sistema híbrido fotovoltaico-eólico residencial isolado ......................... 41 Figura 06 - Sistema híbrido fotovoltaico-eólico residencial conectado à rede elétrica ................................................................................................................................... 41 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 01 – Oferta Interna de Energia .................................................................... 24 Gráfico 02 – Matriz Elétrica Brasileira em 2019 ....................................................... 24 Gráfico 03 - Distribuição de água na Terra .............................................................. 26 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 12 2 MEIO AMBIENTE .................................................................................................. 14 2.1 A RELAÇÃO EXISTENTE ENTRE O HOMEM E A NATUREZA NO DECORRER DOS ANOS ............................................................................................................... 15 2.2 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL ............................................................. 17 2.3 A IMPORTÂNCIA DE SE TER UMA BOA QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA ................................................................................................................................... 19 3 CONTEXTUALIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA .............................................. 22 3.1 ENERGIAS RENOVÁVEIS ................................................................................. 23 3.2 FONTES DE ENERGIAS RENOVÁVEIS ........................................................... 25 3.3 A HIDRELETRICIDADE ..................................................................................... 25 3.4 ENERGIA FOTOVOLTAICA ............................................................................... 28 3.4.1 A microgeração fotovoltaica e a sua caracterização como mini usina .... 31 3.5 DA ENERGIA EÓLICA ....................................................................................... 32 3.5.1 Da microgeração eólica residencial ............................................................ 34 4 SISTEMA HÍBRIDO DE GERAÇÃO DE ENERGIA .............................................. 36 4.1 PRINCIPAIS MODELOS DE SISTEMAS HÍBRIDOS ......................................... 37 4.2 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS HÍBRIDOS DE ENERGIA ......................... 38 4.3 SISTEMA HÍBRIDO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA-EÓLICA ......................... 39 4.4 A IMPORTÂNCIA DOS SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS-EÓLICOS RESIDENCIAIS ........................................................................ 40 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 43 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 45 12 1 INTRODUÇÃO A procura por novos recursos alternativos de energia vem se tornando, um fato constante, visto que as tecnologias tradicionais que utilizam a energia por meio do emprego dos combustíveis fósseis acabam ocasionando efeitos devastadores no meio ambiente em razão da liberação de gases prejudiciais ao ecossistema, colaborando para o aquecimento e para as transformações climáticas no planeta. Salienta-se ainda que a maximização do consumo de energia elétrica, a estagnação da produção nas usinas hidrelétricas compensadas com o crescimento do consumo de fontes de energias fósseis constitui-se como fatores que acabam impulsionando a procura por fontes renováveis que proporcione a instituição de uma energia mais limpa de maneira que permita a compensação das necessidades energéticas sem que haja nenhuma mudança no modo de vida da população de uma maneira em geral. Além disso, tem-se que a energia solar fotovoltaica utiliza a radiação solar para gerar eletricidade, sendo uma fonte de energia não poluente, inesgotável e renovável, que pode ser gerada em instalações que vão desde os pequenos geradores para autoconsumo até as grandes usinas fotovoltaicas. E se justifica em virtude do sistema híbrido, por meio da utilização fotovoltaica e eólica. Constituir-se como alternativa de sanar tais problemas energéticos no país, principalmente em virtude de utilizar de uma energia limpa e sustentável onde a sua empregabilidade pode acarretar dezenas de vantagens para com os consumidores residenciais, indo desde a autonomia na energia até a redução de gastos provenientes do consumo energético. Partindo-se desta perspectiva, o presente estudo vem apresentou como tema a ser desenvolvido: Alimentação Residencial por Sistema Híbrido de Energia Renovável – Fotovoltaica e Eólica. Tendo como problemática que foi respondida ao longo do desenvolvimento deste trabalho o seguinte questionamento: De que forma a geração de energia pelo sistema híbrido pode contribuir para sanar as necessidades residenciais energéticas? Além disso, o presente trabalho objetivou demonstrar como a geração híbrida de energia, por meio dos sistemas fotovoltaicos e eólicos, podem contribuir para sanar as necessidades energéticas nas residências. Tendo como objetivos específicos relacionar a preservação ambiental e as condições climáticas com uma melhor 13 qualidade de vida da população; conhecer os sistemas de energias renováveis, como o fotovoltaico-eólico; estudar o sistema híbrido de produção de energia. Desta forma, a utilização das energias renováveis vem se destacando no cenário mundial e brasileiro, sendo ela capaz de proporcionar, para as gerações futuras, significativas melhorias no que tange a uma melhor qualidade de vida por meio da preservação ambiental e das condições climáticas, favorecendo ainda para suprir as carências provenientes do sistema tradicional. E, assim, o presente trabalho foi construído tomando como base consultas a artigos científicos, livros e trabalhos de conclusão de curso. Sendo deixados de lado autores, artigos e toda literatura que apenas deram opiniões e que não possuíam embasamento minimamente técnico sobre o tema. 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo Geral Demonstrar como a geração híbrida de energia, por meio dos sistemas fotovoltaicos e eólicos, podem contribuir para sanar as necessidades energéticas residenciais. 1.1.2 Objetivos específicos ● Relacionar a preservação ambiental e as condições climáticas com uma melhor qualidade de vida da população; ● Conhecer os sistemas de energias renováveis, como o fotovoltaico-eólico; ● Estudar o sistema híbrido de produção de energia; 1.2 JUSTIFICATIVA Este estudo se justifica em virtude do sistema híbrido, por meio da utilização fotovoltaica e eólica, constituir-se como alternativa de sanar tais problemas energéticos no país, principalmente em virtude de utilizar de uma energia limpa e sustentável onde a sua empregabilidade pode acarretar dezenas de vantagens para 14 com os consumidores residenciais, indo desde a autonomia na energia até a redução de gastos provenientes do consumo energético. 1.3 METODOLOGIA O trabalho foi construído tomando como base consultas a artigos científicos, livros e trabalhos de conclusão de curso. Esta medida aparentementelimitada de seleção nas consultas tem como principal objetivo apontar apenas trabalhos sérios e criteriosos, com embasamento científico e que não colocariam em discussão o conteúdo apresentado. Durante as pesquisas para a produção, foram deixados de lado autores, artigos e toda literatura que apenas deram opiniões, mas que não possuíam embasamento minimamente técnico sobre o tema. Trata-se de um trabalho de ordem exploratória e documental, uma vez que está construído a partir de uma revisão da literatura, ou seja, são aqui apresentados os diversos autores selecionados que já escreveram sobre o assunto, limitando-se o trabalho à discussão do já apontado por eles. Teve-se o uso das bases de dados Scielo e Google Scholar apenas para consulta e confirmações dos apontamentos de autores, mas, em sua maioria, se fez uso de acervo bibliotecário, considerando que os livros ainda são as melhores referências acadêmicas. A pesquisa a ser apresentada responderá a uma natureza qualitativa. Nesse sentido, permite uma aproximação ao objeto de estudo e formular os primeiros esquemas conceituais que se apresentam, permitindo uma compreensão mais profunda sobre o tema. O trabalho busca identificar variáveis, especificar os problemas e fundamentalmente permitir que os pesquisadores encontrem os procedimentos adequados para enfrentar investigações posteriores do tipo explicativo. Do ponto de vista metodológico, esse tipo de pesquisa permite caracterizar o objeto ou unidades de estudo localizando-os em situações específicas e, por ter um desenho flexível, facilita-se a ordenação, agrupamento e sistematização das unidades de análise por meio de critérios de classificação. 15 2 MEIO AMBIENTE Antes do assunto em si a ser tratado pelo presente trabalho de conclusão de curso ser iniciado, torna-se de fundamental importância realizar uma análise e explanação acerca das definições existentes de meio ambiente e sua relação com os seres humanos ao longo dos anos, possibilitando assim que o tema se torne mais compreensivo para os futuros leitores. Nesse sentido Antunes (2014) preceitua que realizar a definição de meio ambiente é vasto, onde cada autor possui a sua concepção acerca do assunto. Sendo assim muitos levam em consideração a relação dos seres vivos e não vivos, bem como relacionando o meio ambiente com os agentes físicos, químicos e biológicos. Entretanto, Machado (2003) considera a conceituação dada pela legislação acima mencionada muito abrangente, fazendo compreender o sistema ambiental como um todo, de maneira mútua e integrativa, podendo assim ser considerada como um ecossistema. Assim sendo, partindo de uma definição mais vasta e seguindo os preceitos constitucionais que tratam do meio ambiente, Silva (2002, p. 18) a conceitua como sendo: “[...] a interação do conjunto de elementos naturais, artificiais e culturais que propiciem o desenvolvimento equilibrado da vida em todas as suas formas”. Segundo Silva (2002) a definição de meio ambiente está ligada não somente a natureza, mas também pela união de elementos que propicia o bem estar da sociedade. Assim sendo, o autor supracitado acima, relata que: O conceito de meio ambiente há de ser, pois, globalizante, abrangente de toda a natureza original e artificial, bem como os bens culturais correlatos, compreendendo, portanto, o solo, a água, o ar, a flora, as belezas naturais, o patrimônio histórico, artístico, turístico, paisagístico e arqueológico. O meio ambiente é, assim, a interação do conjunto de elementos naturais, artificiais e culturais que propiciem o desenvolvimento equilibrado da vida. (SILVA, 2002, p. 20). Percebe-se assim a veracidade da abrangência no que tange a definição do meio ambiente, onde se deverá levar em conta, de acordo com Nardy (2003) os elementos constituintes de sua definição, como os naturais, artificiais, culturais e do trabalho. Pois os mesmos, segundo o autor supracitado acima, direcionam-se para o atendimento das necessidades organizacionais no que tange ao reconhecimento das ações agressoras e do bem devastado. 16 2.1 A RELAÇÃO EXISTENTE ENTRE O HOMEM E A NATUREZA NO DECORRER DOS ANOS A relação existente entre homem e natureza é datada desde os primórdios, entretanto com o passar do tempo este convívio vem sendo marcado por profundas transformações. Nos anos iniciais o ser humano considerava o meio ambiente como sendo fonte de sua vivência, ou seja, os indivíduos retiravam do sistema ambiental a sua sustentação, onde realizavam o plantio, capturava animais e ia à procura de novos meios naturais como forma de suprir as suas necessidades alimentares. Entretanto a partir da inicialização da revolução industrial o ser humano passou a ter um maior contato com os meios tecnológicos que iam surgindo ocasionando, consequentemente, uma mudança de pensamento onde o homem, a partir deste momento, passa a considerar o meio ambiente como um local voltado para o fornecimento de matéria prima, passando assim a realizar uma exploração descontrolada dos sistemas naturais, tudo com o intuito de proporcionar uma maior expansão do sistema industrial (ROBERTS, 2004). Desta forma, Roberts (2004) explana que: Não importa como funcionou, o resultado foi claro; às vezes as espécies com características mais “humanas” foram lentamente protegidas do duro mecanismo de seleção evolutiva da natureza. Até então a natureza agira eliminando grupos genéticos incapazes de se adaptar fisicamente aos desafios do meio ambiente. (ROBERTS, 2004, p. 29-30). Ou seja, o que se imaginava estar relacionado com o desenvolvimento da humanidade torna-se um pesadelo para o meio ambiente, pois a partir da introdução da Revolução Industrial o que se nota é o aparecimento do consumismo que se deseja ter e, em decorrência desta situação, torna-se necessário uma maior produção para suprir as necessidades da população, ocasionando, consequentemente, o surgimento de novas industriais e uma maior exploração dos recursos naturais (MILARÉ, 2015). Assim sendo, Milaré (2015) relata que: Do ponto de vista ambiental o planeta chegou quase ao ponto de não retorno. Se fosse uma empresa estaria à beira da falência, pois limita seu capital, que são os recursos naturais, como se eles fossem eternos. O poder da autopurificação do meio ambiente está chegando ao limite (MILARÉ, 2015, p. 56). 17 Assim, o desenvolvimento industrial, com a utilização das fontes não renováveis, pode ser considerado como um dos grandes responsáveis pela degradação do meio ambiente, onde os recursos naturais são utilizados de forma descontrolada e irresponsável. Todavia, com o passar do tempo, a humanidade vem se conscientizando da necessidade de se realizar a preservação do meio ambiente pois a sua vivência está subordinada ao equilíbrio deste sistema, procurando-se realizar uma exploração mais consciente e sustentável, evitando-se, desta forma, o desperdício e degradação dos recursos naturais (MILARÉ, 2015) Ou seja, leis foram instituídas com o intuito de preservar e combater a degradação do meio ambiente. 2.2 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL O aumento do poder econômico da população acabou gerando um grande desequilíbrio onde a degradação da natureza e a crescente taxa de poluição vem crescendo. Assim sendo, tem-se início a uma nova forma de preservação do meio ambiente, ficando conhecida como Desenvolvimento Sustentável, pelas quais busca equilibrar os avanços econômicos e sociais com a preservação do meio ambiente, estando desta forma presente na vivência mundial (FERNANDES, 2000). Assim sendo, de acordo com Fernandes (2000) a expressão desenvolvimento sustentável tem o seu surgimento a partir do ano de 1987 pela qual pode ser entendida como sendo: Aquele que atende às necessidades do presente, sem comprometer a possibilidade de as geraçõesfuturas atenderem suas próprias necessidades, como também é uma forma de otimizar o uso racional dos recursos naturais e a garantia de conservação e do bem-estar para as gerações futuras (FERNANDES, 2000, p. 03). Ou seja, o desenvolvimento sustentável pode ser compreendido como uma ferramenta de combate a degradação do meio ambiente, pensando-se no futuro das novas gerações que estão por vim. 18 Desta forma Buarque (1996) explana que o desenvolvimento sustentável pode ser visto como um instrumento operacional, ou seja, caracterizado como um método de transformação social e de crescimento das viabilidades da sociedade, conciliando, no tempo e no espaço, o desenvolvimento e a eficácia da economia, a preservação da natureza, uma melhor qualidade de vida e um bem-estar social, principiando-se assim de um direto comprometimento com o amanhã e com as novas gerações. Já para Cavalcanti (1995) desenvolvimento sustentável pode ser entendido como um moderno modelo cultural e científico, pois tem como objetivo principal a instituição de novos princípios, pensamentos, definições e entendimentos pelas quais estabelecerão como a humanidade se comportará em face a vivencia e, bem como, de que forma a ciência se organizará, perante os novos desafios que vão surgindo a cada momento em que se passa. Sen (2000) explana ainda que a sustentabilidade ambiental pode ser caracterizada como a maximização ou conservação do volume de sustentação do planeta, por intermédio da utilização dos recursos naturais disponíveis, de forma que haja o mínimo possível de degradação destes recursos, bem como a restrição no que tange a utilização dos bens ambientais não-renováveis, sendo substituídos por bens renováveis ou que contenha em abundância no meio ambiente. Vale ressaltar que a definição de desenvolvimento sustentável é amplamente vasta, ocasionando, consequentemente, diferentes modos de se interpretar. Todavia, torna-se necessário salientar que a ideia de desenvolvimento sustentável está diretamente ligada as práticas econômicas desempenhadas por determinadas instituições industriais pelas quais possuem as suas atividades principais dependentes da utilização dos recursos ambientais disponíveis, bem como aquelas que se caracterizam por apresentar suas atividades classificadas como de alto risco, como por exemplo as industriais fabricantes de tabaco (FIORILLO, 2017). É de fundamental importância que tais setores industriais incorporem para si a definição de desenvolvimento sustentável, com o intuito de preservar a natureza e da manutenção da economia para as gerações futuras. Entretanto, torna-se necessário que a população tenha participação neste processo, pressionando as empresas a se comprometerem com a sustentabilidade do meio ambiente, proporcionando desta forma uma melhor qualidade de vida para toda a sociedade. (FIORILLO, 2017 ). Assim sendo, Fiorillo (2017) menciona que: 19 Sabemos que a atividade econômica, na maioria das vezes, representa alguma degradação ambiental. O que se procura é minimizá-la, pois pensar de forma contrária significaria dizer que nenhuma indústria que venha a deteriorar o meio ambiente poderá ser instalada. O correto é que as atividades sejam desenvolvidas lançando-se mão dos instrumentos existentes adequados para a menor degradação possível (FIORILLO, 2017, p. 29). Ou seja, o desenvolvimento sustentável deve também estar relacionado com a conscientização por parte da população pela qual torna-se de fundamental importância realizar a preservação do meio ambiente com o intuito de melhorar a qualidade de vida e comodidade da comunidade, assegurando ainda a conservação da dignidade da pessoa humana e ao mesmo tempo que possibilite os avanços econômicos (FIORILLO, 2017). 2.3 A IMPORTÂNCIA DE SE TER UMA BOA QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA Antes de dar início ao assunto a ser tratado neste presente tópico, constitui-se de suma importância realizar a definição do que venha a ser a qualidade de energia elétrica. Assim sendo, Leão, Sampaio & Antunes (2014, p. 70) vem a caracteriza-la como sendo “[...] a condição do sinal elétrico de tensão e corrente que permite que equipamentos, processos, instalações e sistemas elétricos operem de forma satisfatória, sem prejuízo de desempenho e de vida útil”. A partir de então, segundo os autores mencionados acima, o aspecto utilizado como padrão de qualidade necessita desenvolver uma forma de onda alternada senoidal, representada por frequências fixas e de uma amplitude que venha a se transfazer conforme a espécie de atendimento, ou seja, de baixa tensão, média ou alta. Sendo que, em cada um destes processos o valor eficaz da tensão precisa se conservar dentro dos limites estabelecidos e a corrente elétrica manter a robustez de uma onda de tensão, mantendo o desvio angular de forma padronizada. Efetuada as devidas considerações acerca do que venha a ser “qualidade da energia elétrica”, preceitua-se que tem-se notado uma maior preocupação por uma energia que venha a apresentar uma boa qualidade em virtude, principalmente, do crescimento populacional e, bem como, dos setores industriais que passaram nos últimos anos a utilizarem uma quantidade maior de equipamentos e de processos 20 sensíveis, que podem vir a apresentar alguma falha em virtude das instabilidades da energia elétrica (LEÃO, SAMPAIO & ANTUNES, 2014). Nesta perspectiva, Kagan, Robba & Schimidt (2009) lecionam que os imbróglios advindos pela má qualidade da energia elétrica têm a capacidade de originar sérios prejuízos para com os seus consumidores, sejam eles ligados aos setores industriais, comerciais e até mesmo para com aqueles residenciais. Sem falar daqueles recintos que necessitam de um constante fornecimento de energia, como é o caso das alas hospitalares que precisam manter, veemente, os seus equipamentos sempre ligados para propiciarem os devidos cuidados em face dos enfermos que ali se encontram ou que venha a necessitar do assistencialismo disponibilizado. Com isso Castro et. al (2017) preceitua que a qualidade da energia se constitui de elemento de suma relevância para com os seus consumidores, em especial para os industriais, visto que, e de uma forma em geral, estes setores carecem progressivamente que a distribuição da energia elétrica venha a se dar com um alto teor de qualidade como meio de impossibilitar a ocorrência de quebras no processo produtivo e, consequentemente, da geração de prejuízos. Valendo ressaltar que tais prejuízos não está totalmente ligado a percas de valores, mas também aos riscos pelas quais os colaboradores estarão expostos a partir do fornecimento de uma energia de má qualidade, das perdas das matérias-primas de produção, dos impactos provocados em face do meio ambiente, dentre outros fatores. Diante desta conjuntura, Rocha (2016) vem a afirmar que em razão das agências reguladoras serem as responsáveis pela determinação dos indicadores que venha a determinar se o sistema elétrico está desempenhando as suas funções dentro dos parâmetros requeridos e almejados, elas passam a apresentar uma maior preocupação em face dos distúrbios que o sistema de energia pode vim a desenvolver influenciando, diretamente, na qualidade do produto. Todavia, de acordo com o autor supracitado, a responsabilização por uma qualidade de energia não pode ser creditada tão somente para a agência mencionada acima, tendo os seus consumidores papel significante neste acontecimento pois estes, de forma inconsciente, podem vir a ocasionar a poluição do sistema elétrico com injeção de harmônicos de corrente. Percebe-se, mediante toda a contextualização exposta, a importância de ser ter uma energia elétrica de qualidade, principalmente em razão da sociedade estar inserida em um mundo que a cada dia que se passa novos meios tecnológicos vão 21 sendodesenvolvidos como forma de propiciar uma melhor qualidade de vida aos indivíduos e de uma promoção para os mais variados setores da sociedade econômica e social do país. 3 CONTEXTUALIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA Realizado as devidas considerações acerca de meio ambiente, a sua relação com ser humano, bem como do desenvolvimento sustentável e da importância de se ter uma energia de boa qualidade, parte-se agora para o tema do presente trabalho, iniciando-se pela contextualização da energia ao longo do tempo (GOLDEMBERG & LUCON,2007) Nesse sentido Goldemberg & Lucon (2007) preceituam que tanto a energia como o ar e as fontes hídricas correspondem como os principais elementos de sobrevivência dos seres humanos, onde que na antiguidade a sua utilização se dava de forma limpa e sem que houvesse a sua degradação. A energia fornecida era proporcionada por meio da queima de restos de madeiras provenientes das matas sendo destinadas para os afazeres domésticos. Todavia, com o passar do tempo tal realidade foi se modificando, passando este consumo a crescer, tornando-se assim necessário a descoberta de novos métodos e fontes que proporcionasse uma maior geração de energia, com o intuito de suprir as necessidades da população. Desta forma, de acordo com Goldemberg & Lucon (2007) a partir da Idade Média, nota-se a utilização das fontes hídricas e dos ventos como forma de atender as necessidades de uma sociedade cada crescente, todavia de forma insuficiente. Já a partir do século XVIII, mais precisamente com a Primeira Revolução Industrial, de acordo com Amaral (2010), pela qual acabou originando o surgimento de um número significativo de industrias e do aparecimento das maquinas a vapor, é que se tem a consciência da importância da energia para o desenvolvimento de uma sociedade, passando a ser utilizada, de forma continua e demasiada, as fontes não renováveis para a geração de energia, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural. Seguindo os pensamentos do autor supracitado acima, tem-se no séc. XX, o descobrimento da energia nuclear, todavia, não muito utilizada pelos países em virtude dos perigos ocasionados por tal fonte em face ao meio ambiente. Assim, após 22 o decurso da 2º Guerra Mundial pela qual acabou originando uma grande crise financeira para com os setores petrolíferos onde que os valores dos barris de petróleo sofreram uma elevada alta, fizeram que os governos de todo o território mundial passassem a procurar novas tecnologias e fontes consideradas renováveis que não ocasionasse a degradação e a poluição do meio ambiente e que ao mesmo tempo viesse a suprir as necessidades de sua população. Diante todo o exposto, nota-se que a energia sempre esteve interligada com o meio ambiente e, principalmente, com os avanços socioeconômicos de uma sociedade. Ficando assim caracterizado que as fontes energéticas necessitam ser aplicadas da melhor forma possível e com eficiência, atendendo as necessidades da sociedade sem que o meio ambiente seja degradado. 3.1 ENERGIAS RENOVÁVEIS Segundo Giz (2016) as fontes proporcionadoras de energia estão substabelecidas em dois principais grupos, sendo eles das renováveis e não renováveis. Onde que as energias renováveis são aquelas provenientes de fontes naturais pelas quais ocorre o seu restabelecimento constantemente, como é o caso do sol, o vento, produtos orgânicos advindos das residências e das indústrias, dentre outros. Sendo estes caracterizados principalmente pela sua sustentabilidade para com o planeta, em razão de sua utilização não acarretar uma maior degradação ao meio ambiente e de estar sempre disponível para uso. Já no que tange as fontes não renováveis, de acordo com Giz (2016), como o próprio nome já diz, consiste naquelas fontes cuja a sua renovação não se dá de maneira tão fácil, chegando ao ponto de determinados recursos necessitarem de anos para se renovar, como é o caso do petróleo e carvão mineral. Desta forma, Filho (2009) preceitua que entre os anos de 1980 até 2007 a grande maioria dos países utilizavam-se como fonte de geração de energia os recursos caracterizados como não renováveis, principalmente os fósseis, ou seja, o carvão mineral, o petróleo e o gás natural. Sendo estes tipificados principalmente pela grande produção de gás carbônico, responsável pelo efeito estufa, causando, ao longo dos tempos o superaquecimento global e das transformações climáticas. 23 Assim, no ano de 2009, de acordo com Filho (2009), foi realizado na cidade de Copenhague a 15º Conferência das Partes da Convenção das Nações Unidas sobre Mudanças do Clima – COP 15, pela qual foi debatido acerca da emissão dos gases poluentes e prejudiciais para com o planeta. Todavia, de acordo com a Empresa de Pesquisa Energética – EPE (2020), ainda que a grande maioria dos países continue tendo como principal fonte de geração de energia os recursos não renováveis, o Brasil vem se sobressaindo dos demais lugares em razão da utilização das fontes renováveis serem superiores do que as não renováveis. Nesse sentido, Pacheco (2006) preceitua que: Nesta busca por fontes alternativas o Brasil apresenta grande diferencial em relação a outros países, pois a sua imensa biodiversidade, permite a geração de energia por vários meios, incluindo as fontes de energia renováveis como a hidrelétrica e também a busca pelo desenvolvimento de fontes alternativas como a utilização da biomassa, para produção de combustíveis renováveis, como o álcool, o biodiesel, e, mais recentemente, o H-bio (PACHECO, 2006, p. 4). Desta forma, de acordo com o Balanço Energético Nacional de 2020 (BEN), pela qual teve a sua divulgação por meio da EPE, a partir de informações contidas no ano base de 2019, aproximadamente 44,5% da geração de energia do Brasil advém de recursos renováveis, conforme demonstra o gráfico 01 logo abaixo. Gráfico 01: Oferta Interna de Energia Fonte: BEN (2020) Já no que tange a produção de energia elétrica, de acordo com o BEN (2020), o território brasileiro apresenta um elevado grau acerca das fontes renováveis, como pode ser demonstrado no gráfico 02 abaixo: 24 Gráfico 02: Matriz Elétrica Brasileira em 2019 Fonte: BEN (2020) Nota-se, assim, que aproximadamente 80% da geração de energia no Brasil advém de fontes renováveis, compreendendo elas a biomassa, a solar, eólica e, principalmente a hidráulica. 3.2 FONTES DE ENERGIAS RENOVÁVEIS O Brasil, como demonstrado anteriormente, é reconhecido mundialmente como gerador de energias renováveis, apresentando altos indicie na sua produção, seja ela qual for o recurso empregado para tal. Desta forma, Geller (2003) preceitua que as reservas hídricas, a produção de biomassa, o vento em abundância e, bem como, a elevada e continua ocorrência de luminosidade na maioria das regiões brasileiras consistem em um processo natural pela qual acaba contribuindo para a geração e o consumo de energias renováveis. Seguindo ainda os pensamentos do autor supracitado acima, ele relata que o desenvolvimento dos meios tecnológicos se constitui como ponto fundamental na contribuição para com o crescimento das energias renováveis, reduzindo, desta forma, os valores de produção que em grande parte são considerados elevados em face às fontes não renováveis. Assim sendo, os setores públicos e privados, dos mais variados países, vêm investindo em estudos e em tecnologias objetivando a implantação de sistemas que sejam capazes de promoverem um equilíbrio da 25 natureza e, bem como, a redução dos custos na geração das energias renováveis, tornando-as um sistema totalmente eficaz. 3.3 A HIDRELETRICIDADE Torna-se de fundamental importância, mesmo que não faça parte do tema a ser tratado neste estudo, realizar umabreve contextualização acerca da hidreletricidade principalmente pelo fato da mesma ser, a fonte renovável mais utilizada no Brasil. Assim, as hidrelétricas constituem-se de um sistema de geração de energia que utiliza os recursos hídricos para tal produção advindas dos rios. Tal fato se dá, principalmente em virtude, de acordo com Shiklomanov (1998), do planeta Terra ser constituído de aproximadamente 1,386 milhões de quilômetros cúbicos de água, sendo está dividida em 97,30% de águas salgadas estando disposta nos oceanos, e 2,7% é formada por água doce encontradas nos rios, lagos, nos glaciares e no subsolo. Dentre esta porcentagem demonstrada por último 68,90% encontram-se na forma de gelo, 29,9% está presente subterraneamente, 0,90% são águas encontradas nos pântanos e apenas 0,3% são formadas por água doce advinda dos rios e lagos, sendo está a forma mais comum pela qual os seres humanos mantêm a sua subsistência. Como pode ser demonstrado ilustrativamente pelo gráfico 03 logo abaixo. Gráfico 03: Distribuição de água na Terra Fonte: Fonte: Shiklomanov (1998) Sendo que, segundo dados do Ministério do Meio Ambiente (2002), o Brasil possui cerca de 13,7% da água superficial terrestre, uma vez que dessa totalidade, 26 70% está contida na região amazônica e os outros 30% estão redistribuídos pelo restante do país. Colocando assim o país em um lugar privilegiado no que tange aos recursos hídricos disponíveis. Nesse sentido, a hidreletricidade vem sendo considerada, como falado anteriormente, como o principal sistema de produção energética no Brasil tanto em razão dos seus valores econômicos de sua implantação como também pela concentração de recursos hídricos presente no território nacional. Tratando-se assim de um procedimento eficaz e que demonstra confiança, principalmente em virtude de não gerar a emissão de gases que venham a afetar o meio ambiente e por ser um recurso renovável. Assim, de acordo com a Eletrobrás Furnas (2016) o processo de geração de energia por meio da utilização das hidrelétricas se dá por meio de desníveis na superfície do terreno entre um reservatório de água e outro, sendo assim a energia potencial convertida em energia cinética. A partir de então, a água passa a escoar por uma turbina ocasionando a sua movimentação, ocasionando assim a sua mudança para a forma de energia mecânica e logo em seguida em energia elétrica em decorrência da turbina estar interligada a um eixo que ocasionara esta transformação. A figura 01, abaixo vem a demonstrar os processos seguidos para a geração de energia elétrica. Figura 01: Processo de geração de energia elétrica por meio das usinas hidrelétricas Fonte: ELETROBRAS FURNAS (2016) 27 Todavia este sistema vem apresentando, de acordo com Faria et. al (2015) desvantagens na sua utilização, principalmente em virtude dos fatores climáticos pelas quais as pessoas vivenciam, ocasionando grandes períodos de secas e consequentemente a redução da vasão destes reservatórios, afetando, de forma direta, a geração de energia no país, assim como para com os consumidores finais. Um outro ponto a ser levado em conta, de acordo com Tolmasquim (2016), está ligado aos danos socioambientais ocasionados pela implantação das usinas hidrelétricas, pelas quais, em virtude de necessitarem de grandes áreas para a instituição de seus reservatórios acabam afetando diretamente o ambiente, onde que os alargamentos ocasionarão prejuízos para com as espécies de seres vivos ali presentes, alterando o percurso natural dos rios e a vida aquática dos peixes. Nesse sentido, a utilização de outros meios alternativos renováveis vem crescendo no território brasileiro, com o intuito de amenizar tais impactos ocasionados pelas hidrelétricas, apesar de ser considerada uma fonte limpa e renovável. 3.4 ENERGIA FOTOVOLTAICA O crescimento desordenado da população que, consequentemente, acaba ocasionando um maior consumo de energia, juntamente com a degradação do meio ambiente provocando a redução dos combustíveis fósseis vem gerando, a busca por fontes renováveis que proporcione a instituição de uma energia mais limpa de maneira que permita a compensação das necessidades energéticas sem que haja nenhuma mudança no modo de vida do planeta. Assim sendo, tem-se o surgimento da energia fotovoltaica como sistema de produção de energia capacitada a preencher as carências energéticas (GUIMARÃES, 2012). Desta forma Guimarães (2012) preceitua que em virtude a crise energética pela qual se instalou em todo o planeta a partir do ano de 1973 juntamente com a elevação do preço do barril do petróleo e as transformações que vinham acontecendo, de forma descontrolada, das condições climáticas fizeram com que as grandes nações mundiais passassem a realizar um maior investimento em novos meios tecnológicos, mais precisamente ao sistema solar fotovoltaico, objetivando, desta forma, a redução dos valores no que tange a produção de energia proveniente do sol. Assim sendo, receosos de uma possível escassez de energia os Estados Unidos no ano de 1982 28 constituiu a sua primeira reserva de geração de energia fotovoltaica. Já a Alemanha, no ano de 1990 começa a utilizar este sistema sendo instalados nos telhados proporcionando que as pessoas produzissem a sua própria energia. Segundo Marini & Rossi (2003), no que tange a produção de energia fotovoltaica no Brasil, tem-se, em razão da crise energética de 1973, a instalação em território brasileiro da primeira fábrica de painéis fotovoltaicos, tendo a sua sede em São Paulo. Já em 1980 tem-se a instalação da empresa Heliodinâmica em Vargem Grande Paulista, pela qual começou a fabricar coletores solares para serem utilizados em residências familiares e em industrias. Fazendo com que a procura pelos mecanismos da energia fotovoltaica crescesse principalmente em virtude da procura por meios alternativos capazes de reduzir os custos e de proporcionar a preservação do meio ambiente. Assim sendo, a partir do ano de 2012, mais precisamente através da resolução de número 482 da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL ficou estabelecido que os cidadãos brasileiros, a partir deste momento, poderia produzir a sua própria energia por meio da utilização de recursos renováveis ou de cogeração qualificada, definindo ainda que o excedente gerado se transformaria em créditos para o possuidor. Tal fato proporcionou o crescimento pela procura por este sistema de produção de energia, principalmente para serem instaladas em residências, em razão de possibilitar uma maior autonomia energética, por causarem o mínimo de degradação ambiental e, de até produzir lucro. Pinho & Galdino (2004) descrevem o sistema fotovoltaico como sendo a energia proveniente dos raios solares de forma direta, pela qual se utilizara materiais semicondutores que assegurara a sua transformação em energia, conhecido como Efeito Fotovoltaico. De acordo com Ribeiro (2012) a resolução normativa de número 482/2012 e instituída pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) veio com o intuito de determinar os requisitos a serem seguidos como forma de proporcionar que a microgeração e a minigeração fossem alocadas nas redes de distribuição de energia elétrica, viabilizando, desta forma, que nos períodos pelas quais a geração de energia seja superior ao consumo, que o excedente seja distribuído no sistema elétrico público e, ao mesmo tempo em que a geração não venha a suprir as necessidades do local que esta seja abastecida pelo sistema público. 29 Desta forma, Júnior (2005) explana que os sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica são caracterizados por possuírem geradores pelas quais os seus dimensionamentos poderão estar voltados tanto para suprir partecomo a totalidade do imóvel. Sendo que a sua geração se dará por meio de corrente contínua e o seu uso será por meio de corrente alternada, necessitando, assim sendo, que haja a implantação de um inversor possibilitando, desta forma, que a corrente contínua seja modificada em corrente alternada. Nesse sentido, Pinho & Galdino (2004) explanam que: [...] as energias consumidas injetadas na rede de distribuição são registradas separadamente pelo medidor bidirecional (ou por dois medidores que medem a energia em cada sentido). A cada instante apenas o registro em um dos sentidos será realizado, dependendo da diferença instantânea entre a demanda e a potência gerada pelo sistema fotovoltaico (PINHO; GALDINO, 2004, p. 290). Assim, a figura 02 logo abaixo, vêm ilustrar a forma como que o sistema fotovoltaico interligado na rede elétrica deverá funcionar, com os seus respectivos componentes mencionados acima, possibilitando a distribuição de energia para o imóvel. Figura 02: Componente de um sistema gerador de energia elétrica Fonte: Luz Solar (2017) Vale ressaltar que, a partir do momento em que a energia gerada pelo sistema fotovoltaico seja superior ao consumo, o excedente será transformado em crédito em face ao consumidor, podendo ela ser utilizada no instante em que a produção, originada por este sistema, for inferior ao consumo. Assim, o valor a ser cobrado na 30 conta tarifaria se dará por meio da diferença entre a energia incorporada no sistema elétrico e a energia consumida (PINHO et al., 2008). Nesse sentido, inúmeras são as vantagens proporcionadas pela implantação da energia fotovoltaica. Assim sendo Pinho et al. (2008) explana que as principais benfeitorias estão no fato de: ● Deste sistema ser constituído por energia renovável e limpa em razão da mesma não ocasionar poluição; ● Um segundo ponto está no fato de suas placas produtoras de energia terem vida útil superior a 25 anos, não necessitando que haja manutenções constantes; ● Pode-se ainda citar que a luz solar é gratuita e de forma abundante, não ocorrendo o risco de escassez, mesmo em períodos em que o tempo se encontrar chuvoso ou nebuloso; ● Tem a capacidade de proporcionar um aumento em sua potencialidade com a simples instalação de novos módulos; ● Pode ser compartilhada, dentre outras. Além do mais, vale ressaltar a fala de Leite (2013) que preceitua que: A procura por substitutos ecologicamente aceitáveis para os combustíveis fósseis se tornou mais célere tanto pelo aumento do uso como pela previsão da diminuição da oferta, por ser uma fonte de energia não renovável. Neste contexto, a implantação e uso de energias renováveis é capaz de promover essa segurança, contribuindo para o desenvolvimento social e econômico, para a universalização do acesso à energia e para a redução de efeitos nocivos ao meio ambiente e à saúde (LEITE, 2013, p. 26). Nota-se assim que a energia fotovoltaica apresenta significativas vantagens, todavia, de acordo com Pinho et al. (2008), a sua implantação no Brasil vem andando a passos lentos, principalmente em virtude do alto valor dos equipamentos, tornando- se inviável para aqueles mais desprovidos de recursos. Tornando-se assim necessário que haja uma maior participação dos setores governamentais implantando políticas que incentivem e facilite a sua aquisição. 3.4.1 A microgeração fotovoltaica e a sua caracterização como mini usina 31 De acordo com a Resolução Normativa de número 687 de 24 de novembro de 2015 que veio a alterar a resolução de n.º 482/2012, por intermédio do seu artigo 2º e inciso I vem definir micro geração como sendo: Art. 2º - Para efeitos desta Resolução, ficam adotadas as seguintes definições: I – micro geração distribuída: central geradora de energia elétrica, com potencial instalada menor ou igual a 75 kW e que utilize cogeração qualificada, conforme regulamentação da ANEEL ou fontes renováveis de energia elétrica, conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras (BRASIL, 2015). Percebe-se assim que em razão a sua potencialidade a micro geração de energia fotovoltaica pode ser caracterizada como uma mini usina, sendo principalmente instalada em residências cuja a geração de energia seja suficiente para atender as necessidades deste local, sendo que o excesso, caso ocorra, seja remanejada para a rede de distribuição. Nesse sentido, Villaiva & Gazoli (2017) preceituam que este sistema proporciona uma instalação fácil de ser desenvolvida e, em razão da baixa quantidade de equipamentos, a estabilização das placas fotovoltaicas nos telhados é realizado por meio de procedimentos idênticos aos utilizados nas instalações dos coletores solares térmicos. Partindo-se deste pressuposto Villaiva & Gazoli (2017) descrevem ainda que as placas fotovoltaicas passam a ser interligadas no sistema elétrico do imóvel por meio de um inversor de corrente continua para corrente alternada, contribuindo assim para a produção de energia em nível satisfatório para atender a demanda local, minimizando, consequentemente, a emissão de carbono e demais poluentes que venha ocasionar danos a natureza. Desta forma, a micro geração fotovoltaica ou mini usina, constitui-se como o sistema de geração de energia mais utilizada no território brasileiro em razão dos seus benefícios proporcionados. Que de acordo com Energybras (2018) podem estar relacionadas com a efetiva redução de perdas de energia pelos sistemas de distribuição elétrica, bem como pela considerável redução dos valores tarifários referentes ao consumo de energia elétrica podendo chegar em até 90%. Contribuindo ainda para uma maior autonomia dos consumidores individuais, pela vida útil dos painéis fotovoltaicos podendo este chegar a 40 anos de utilização e, principalmente, pela conservação do meio ambiente. 32 3.5 DA ENERGIA EÓLICA De acordo com Mendonça (2014) os primeiros sistemas de geração de energia eólica se deram na Europa e logo em seguida nos Estados Unidos, sendo que este método vem crescendo entre os países, principalmente em razão de possuir como característica principal a não geração de impactos, favorecendo assim a manutenção do meio ambiente. Além do mais a produção de energia pelos sistemas eólicos não necessita da utilização de água para a sua produção e, muito menos, produzem gases prejudiciais para com a atmosfera, sendo assim considerada, dentre os recursos renováveis de produção de energia, como a mais propicia para a geração de energia elétrica. Já em território brasileiro, de acordo com Miranda (2014), a geração de energia elétrica por meio dos procedimentos eólicos somente veio a ocorrer em 1992 com a implantação da primeira turbina eólica no arquipélago de Fernando de Noronha, chegando a gerar aproximadamente 10% do sistema enérgico consumido neste território durante a sua instituição. Sendo que, no ano de 2000, por meio de Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, tem-se a implantação da segunda turbina na mesma região, ficando assim responsável pela produção de 25% da energia consumida. Em 2002, segundo Costa (2015), por intermédio da criação do Programa de Incentivo às Fontes Renováveis – PROINFA, cujo seu propósito era o de incentivar a utilização de fontes renováveis na produção de energia elétrica por meio dos sistemas eólicos, biomassa e de mini usinas hidrelétricas possibilitando assim uma maior variedade da matriz energética no Brasil, é que se tem, basicamente, os primeiros avanços da energia eólica no país, principalmente em virtude do surgimento de indústrias voltadas para este segmento. Assim, de acordo com dados divulgados pela ANEEL (2020), o Brasil: [...] passou de 22 megawatts (MW), em 2004, para 8,12 gigawatts (GW) de capacidade instalada até janeiro de 2020, como frutodos 353 projetos instalados e com uma capacidade de construção de 10,01 GW, o que ainda é pouco, se comparado ao potencial estimado de 300 GW (ANEEL, 2020) 33 Nesse sentido, Vanni (2008, p. 12) preceitua que a energia eólica consiste na “[...] energia cinética contida nas massas de ar em movimento”. Onde que para que haja a transformação desta energia em elétrica torna-se necessário à utilização de equipamentos conhecidos como aerogeradores. Sendo que será por meio das turbinas eólicas que ocorrerá a transformação das potências provenientes do vento para energia mecânica, a partir do movimento ocorrido por estas turbinas, possibilitando assim a transformação eletromecânica de energia. O Brasil, de acordo com dados divulgados pelo site Ciclovivo (2021), apresenta aproximadamente 695 parques eólicos em plena atividade, totalizando a cifra de 8,3 mil aerogeradores, gerando assim 18 GW de energia. Vale ressaltar que, de acordo com Silva (2006, p. 15) os parques eólicos são caracterizados como sendo “[...] um conjunto de turbinas dispostas ordenadamente em uma mesma área, considerando-se a velocidade do vento, as condições de operação, a rugosidade do terreno e a estabilidade térmica vertical da atmosfera”. A figuras 03 logo abaixo vem a demonstrar um modelo de parque eólico formado por turbinas de geração de energia eólica situada no Ceará. Figura 03: Parque eólico no Ceará Fonte: Ciclovivo (2021). Diante todo o exposto nota-se que o Brasil vem se destacando na geração de energia proveniente dos sistemas eólicos, principalmente as regiões do nordeste 34 brasileiro, em virtude de apresentarem condições favoráveis para a implantação das usinas eólicas e um alto grau de potencialidade dos ventos. Tornando-se assim um processo extremamente vantajoso para a geração de energia por meio da utilização de recursos renováveis, constituindo-se uma energia limpa, renovável e que não causa a degradação e, muito menos, a poluição do meio ambiente (SILVA,2006). 3.5.1 Da microgeração eólica residencial Os micros e minigeradores eólicos são caracterizados, de acordo com Lima (2017), como mecanismos voltados para a produção de energia elétrica para o atendimento residencial e comercial, ou seja, classificados como consumidores de pequeno porte. Com isso, Breitenbach (2016) vem a destacar que os microgeradores vem a apresentar potencial de até 75 kW e os minigeradores de 75 kW a 5 MW. Devendo eles serem depositados em torres ou na parte superior da edificação, mantendo distância de qualquer tipo de obstáculo para que assim o vento não venha a sofrer interferências. No que tange aos obstáculos mencionados pelo autor supracitado acima o Guia de Microgeração Eólica (2016) vem a determinar que: Para garantir um bom aproveitamento do vento, é importante manter distâncias mínimas entre o gerador eólico e eventuais obstáculos no entorno. Uma regra geral é que o microgerador seja instalado a uma altura de pelo menos 10 metros a mais que o obstáculo mais alto dentro de um raio de 150 metros [...]. O profissional deverá verificar se existe uma corrente de ar livre – pelo menos na direção principal do vento – e uma saída de ar atrás do aerogerador. Caso não haja, ele terá de analisar se é possível aumentar a torre, para que o obstáculo não atrapalhe, ou, ainda, afastá-la do local. (GUIA DE MICROGERAÇÃO EÓLICA, 2016, p. 06). Breitenbach (2016) vem a destacar ainda que se torna necessário que seja observado as características apresentadas pelos modelos existentes de aerogeradores, como qual a utilizar no que tange a posição do eixo de rotação, a quantidade pás a ser empregada. Devendo assim ser analisado a velocidade do vento necessário para que o sistema, seja o micro como o minigerador, possa alcançar a sua performance máxima de produção e, desta forma, atingir os anseios almejados pelo consumidor. Diante tal fato, Lima (2017) preceitua que: 35 O projeto de instalação é feito analisando, primeiramente, o consumo de energia elétrica durante certo período para determinar a capacidade do sistema eólico. Depois, são conhecidas as condições físicas do local para que a turbina seja instalada com o melhor posicionamento (LIMA, 2017, p. 18). Analisado os critérios para que haja a instalação das torres eólicas, as residências ou pontos comerciais poderão dividir os créditos entre outras pessoas, sem que haja a necessidade da utilização da energia gerada. Percebe-se assim, diante todo o exposto, que a utilização do sistema eólico se constitui de um mecanismo de grande valia, que apesar do seu dimensionamento, pode ser empregada para a produção de energia em residências, comércios dentre outros, principalmente em razão da sua manutenção não ocasionar grandes dispêndios financeiros. Necessitando, todavia, que sejam seguidos os preceitos para a sua instalação e, desta forma, venha a atingir a sua eficácia plena (LIMA, 2017). 4 SISTEMA HÍBRIDO DE GERAÇÃO DE ENERGIA Realizada todas as devidas considerações acerca da relação do homem com a natureza, das fontes de energia renováveis focando-se na fotovoltaica e na eólica em virtude destas constituírem parte integrante do tema proposto a ser desenvolvido pelo presente trabalho, dentre outros tópicos mencionados acima pela qual compreende de assuntos de extrema importância para a plena promoção e compreensão deste estudo, partir-se-á neste momento para o sistema hibrido de geração de energia o caracterizando e demonstrando a relevância deste sistema. Nesse sentido Barbosa (2006) vem a lecionar que os sistemas híbridos de energia podem ser entendidos como aquele processo que venha a utilizar de duas ou mais fontes primárias de energia com o intuito de propiciar a geração e a distribuição da mesma, de forma organizada e com custos mínimos, em razão da habilidade de uma fonte vim a suprir a falta temporária de outra, fazendo com que este sistema opere com o mínimo de interrupções. Corroborando com esta afirmativa Lima (2017) vem a dispor que os sistemas híbridos de energia são: 36 Sistemas que utilizam mais de uma fonte para gerar energia, aumentando sua complexidade e exigindo adaptações para otimizar seu uso e aumentar sua eficiência. Em geral, esses sistemas são aplicados em casos que visam atender um maior número de usuários, pois apresentam maior aproveitamento de recursos e minimizam os custos de produção, em comparação com sistemas que utilizam somente uma fonte de energia (LIMA, 2017, p. 27). Indo ao encontro deste entendimento, Tian & Seifi (2014) vem a definir o sistema hibrido de conversão de energia como sendo aqueles que passam a integrar duas ou mais fontes de energia, sejam elas renováveis, como a eólica, solar, hídrica, marés e biomassa, ou não-renováveis, tais como geradores a diesel, a gás ou a partir de outros combustíveis fósseis. De uma forma em geral, o sistema de energia híbrido compreende de duas ou mais fontes de energia renováveis ou não, empregadas em conjunto como forma de propiciar uma maior eficiência no sistema, como também um maior equilíbrio no fornecimento de energia. Ressalta-se que este processo de energia não se constitui de um modelo novo e passado a ser utilizado tão somente agora, sendo estes sistemas desenvolvidos, de acordo com Lima (2017), no ano de 1970 com o objetivo de fazer com que houvesse a redução do consumo de óleo combustível e, bem como, dos valores associados ao modo operacional. Tornando-se a ser empregado como forma de possibilitar a minimização da degradação ambiental na década de 90. Sendo que a partir de então a sua utilização vem crescendo, em virtude da união das fontes renováveis, eólica- fotovoltaica, vim a garantir uma maior confiança ao sistema e, principalmente, por possibilitar uma energia de boa qualidade e não degradável. Já emse tratando do Brasil, Feitosa et al. (2002) leciona que no ano de 1986 foi empreendido o primeiro sistema hibrido de energia no país, sendo este instalado em Fernando de Noronha, no estado de Pernambuco, desenvolvido com a junção da energia eólica com a queima do diesel. Entretanto torna-se necessário salientar que apesar da magnitude pelas quais as fontes renováveis vêm a representar e, consequentemente, o sistema hibrido de energia, o Brasil ainda se constitui de um país carente de políticas que venha a incentivar a empregabilidade destes sistemas, principalmente em se tratando do processo hibrido. 37 4.1 PRINCIPAIS MODELOS DE SISTEMAS HÍBRIDOS Existe uma variedade de sistemas híbridos de conversão de energia em pleno funcionamento nas mais variadas regiões do mundo, vindo a se destacar, de acordo com Lima (2017) em: ● Sistema eólico-diesel: sendo este desenvolvido e instituído por um aerogerador unido por um mecanismo de geração diesel-elétrica, onde estes constituem-se como o sistema principal enquanto que o eólico funciona como uma ferramenta proporcionadora da redução de combustíveis. ● Sistema fotovoltaico-diesel: como a própria especificação já indica, constitui-se de um sistema que venha a utilizar as fontes de geração solar e do diesel-elétrico como forma da promoção da energia elétrica, se destacando sobre a primeira mencionada acima em virtude do seu reduzido custo. ● Sistema fotovoltaico-eólico-dieses: se diferenciando das demais em razão da empregabilidade de duas fontes primárias para a geração de energia elétrica, possibilitando a minimização do consumo do óleo diesel. ● Sistema eólico-fotovoltaico: este sistema vem a representar a utilização de duas fontes renováveis para a produção de energia elétrica, ou seja, dos ventos e da radiação do sol, reduzindo, de forma significativa, os impactos ambientais. Este trabalho vem a tratar da alimentação residencial por sistema híbrido de energia renovável fotovoltaica-eólica, logo o mesmo será abordado com maior destaque. 4.2 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS HÍBRIDOS DE ENERGIA No que tange a classificação dos sistemas híbridos de energia Barbosa (2006) leciona que elas podem ser isoladas (off-grid) ou interligadas à rede elétrica utilizada. 38 Constituindo-se a primeira por se tratar de um processo autossuficiente por não necessitar dos sistemas elétricos convencionais para o seu funcionamento. Tornando- se necessário, em razão a tal fato, da utilização de um conjunto de baterias para que ocorra o armazenamento da energia produzida para que, na ausência dos recursos renováveis, haja a distribuição da energia à carga. Barbosa (2006) vem a mencionar ainda que este sistema vem se destacando ainda mais em virtude de possibilitar a eletrificação em comunidades isoladas e de difícil acesso, onde a disponibilização de recursos para realizar a conexão com os meios elétricos convencionais representa valores exorbitantes, além do mais, tem sido considerada uma alternativa atrativa para a produção descentralizada. Representando um processo extremamente confiável, de fácil manuseio e instalação, não requerendo manutenções periódicas. Já a segunda classificação, ou seja, os sistemas híbridos interligados a rede elétrica (grid-connected), de acordo com Barbosa (2006), não necessitam do armazenamento de energia por intermédio das baterias, em razão de toda a produção ser conduzida, de forma direta, para a rede de distribuição de energia. Tornando-se o processo híbrido como uma fonte complementadora do sistema de energia elétrica pela qual se encontrada interligada. Ressalta-se que ambas as classificações dos sistemas híbridos de energia constituem-se de suma relevância, propiciando verdadeiros benefícios para que venha a utiliza-las. 4.3 SISTEMA HÍBRIDO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA-EÓLICA A união dos sistemas eólicos e fotovoltaicos no processo híbrido faz com que a desvantagem estabelecida pela utilização de apenas uma fonte de produção de energia elétrica seja superada, principalmente em relação a periodicidade dos recursos. Sendo que ao longo do dia os raios solares passam a seguir uma forma regular, menos radiante logo no início da manhã, atingido pico total entre meio-dia e diminuindo ao longo da tarde. Já em se tratando dos ventos esta fonte constitui-se de uma incógnita, todavia no decorrer do dia ocorre a possibilidade da existência de altas velocidades em especial naqueles momentos em que a radiação solar se encontra baixa, assegurando, desta forma, a produção de energia elétrica (PINHO, et al., 2008). 39 Nesse sentido, ressalta-se que a implantação de um sistema híbrido utilizando dos recursos fotovoltaicos-eólicos pode se diversificar de acordo com os dispositivos estabelecidos por cada projeto. A figura 04 vem a demonstrar o diagrama de blocos de um sistema híbrido por meio da geração eólica-fotovoltaica da energia elétrica. Figura 04: Diagrama de blocos de um sistema híbrido Fonte: Lima (2017). Partindo-se desta premissa, Pinho et al. (2008) leciona que os sistemas híbridos de energia eólica-fotovoltaica, para que haja o seu pleno funcionamento e que possibilite chegar nos anseios almejados, torna-se necessário a implantação de unidades de controle e monitoramento de potências, propiciando a minimização dos custos e o aumento da sua eficácia. Devendo assim possuir, de acordo com o autor supracitado acima, as seguintes caracterizações: Possibilidade de medição de grandezas elétricas, como tensão, corrente e frequência de operação, e outras grandezas como temperatura dos módulos e baterias, velocidade e direção dos ventos, densidade do ar e irradiância. Ajuste do ciclo de carga e descarga das baterias para evitar a diminuição do seu ciclo de vida útil. Possuir um sistema capaz de guardar os dados do monitoramento. Possuir um sistema de proteção e alerta para prevenir imprevistos. Controle e previsão das condições operacionais em tempo real. Envio de informações via protocolo de comunicação (PINHO et al., 2008, p. 187). Assim, para que haja a elaboração do projeto do sistema híbrido fotovoltaico- eólico é necessário seguir etapas, que de acordo com Pinho et al. (2008), compreende na análise dos recursos disponíveis, análise do consumo a ser atendido, definição da estratégia de operação, balanço energético, dimensionamento do sistema de geração e por fim o dimensionamento do sistema de condicionamento de potência. 40 4.4 A IMPORTÂNCIA DOS SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS-EÓLICOS RESIDENCIAIS Os sistemas híbridos de energia fotovoltaica-eólica constituem-se como mecanismos capazes de propiciar altas vantagens para com os consumidores, principalmente para com aqueles que residem em localidades de difícil acesso e, em virtude a tal fato, estão desprovidos dos sistemas convencionais de distribuição de energia elétrica. Nesse sentido Pinho et al. (2008) leciona que entre as vantagens possibilitadas pelo processo híbrido fotovoltaico-eólico é a não empregabilidade de recursos energéticos poluentes, além de que, a associação de mais de uma fonte faz com que haja a uma venha a suprir a falta temporária de outra, conferindo a este sistema a minimização de riscos ligados a interrupção de abastecimento de energia elétrica. Um segundo ponto positivo deste processo híbrido está no fato, como mencionado anteriormente, da regularidade da geração de energia fotovoltaica acontecendo está praticamente durante todo o período da manhã e tarde, e quando da sua ausência haverá ventos movendo as pás do rotor dos aerogeradores, fazendo com que desta forma ocorra a geração de energia durante todo o dia. Como forma ilustrativa as figuras 05 e 06 abaixo vêm a demonstrar o sistema híbrido fotovoltaico- eólico isolado e compartilhado na rede desenvolvido emuma residência. Figura 05: Sistema híbrido fotovoltaico-eólico residencial isolado 41 Fonte: Ecoplanetenergy (2018) Figura 06: Sistema híbrido fotovoltaico-eólico residencial conectado à rede elétrica Fonte: Rockenbach; Silva & Mello (2018) Assim Zilles (2011) explana que a geração de energia hibrida por meio da utilização dos sistemas fotovoltaicos-eólicos caracteriza-se por unidades de produção, que além de exercerem o papel de consumidor de energia, passa a gerar grande parte da energia requerida, proporcionando autonomia energética, redução nos gastos no que tange as contas elétricas produzidas pelas concessionárias, favorecendo assim a sua empregabilidade. Diante tal fato, os sistemas de geração de energia híbrida fotovoltaico-eólico vem sendo, de forma expressiva, empregados nos mais variados setores da sociedade, em razão dos benefícios por ela produzida, evitando que interrupções de energia ou de qualquer outro tipo de distúrbio do sistema elétrico venha a ocasionar danos para com os seus consumidores (ZILLES, 2011). Nessa perspectiva e levando em conta a empregabilidade deste mecanismo nos recintos domiciliares, Pinho et al. (2008) vem a dispor que o sistema híbrido de energia fotovoltaica-eólica funciona como equipamentos capazes de preservar o pleno funcionamento dos produtos que necessitam da energia para desempenhar as suas funções. Percebe-se assim a fundamental importância que estes representam para os as locais residenciais, propiciando a distribuição de energia para com aqueles locais desprovidos de sistemas elétricos convencionais favorecendo a manutenção dos equipamentos que ali se encontram e a vida diária dos cidadãos. 42 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS A energia elétrica vem se transformando em um elemento de fundamental importância na vida dos seres humanos, chegando ao ponto de se tornar indispensável para o manejo de toda estruturação populacional. Passando a ser utilizada tanto nos domicílios familiares até por setores industriais de grande porte, apresentando assim múltiplas aplicações no dia-a-dia da sociedade. Fazendo com que assim as pessoas estejam inseridas em uma sociedade que vem se tornando submissa e dependente dos meios energéticos. Em virtude a tal fato, o seu consumo vem se multiplicando ainda mais nos últimos anos, principalmente em razão do crescimento desordenado da população, dos setores industriais e da área agrícola, mesmo diante o desenvolvimento e implantação de novos métodos de produção de energia e, bem como, do desenvolvimento de equipamentos tecnológicos que vem a propiciar uma maior eficiência energética. Todavia, é percebido estar diante de um sistema elétrico deficitário e de má qualidade, onde inúmeros são os distúrbios originados por estas fontes de energia, ocasionando, consequentemente, graves prejuízos para com os seus consumidores, sejam eles pessoas físicas como também para com os setores industriais e comerciais que tanto necessitam desse sistema para a promoção dos seus equipamentos que progressivamente vem se tornando em mecanismos tecnológicos sensíveis e de alta resolução. Sem mencionar as situações de degradação ambiental pela qual fontes de energias, em grande parte as não renováveis, podem ocasionar. Com isso, a empregabilidade das fontes renováveis vem sendo requisitada, nos últimos anos. Principalmente em se tratando das energias provenientes dos mecanismos fotovoltaicos e eólicos, em razão destes constituírem de fontes limpas e, sobretudo, em abundância no Brasil. Fazendo com que assim houvesse a sua associação em um único sistema de geração e distribuição de energia, passando a ficar conhecido como sistema hibrido de energia, passando estas a serem utilizadas tanto interligadas aos sistemas convencionais de energia elétrica como também de forma isolada. Apresentando altos benefícios para os consumidores, indo desde a redução de gastos, a proximidade entre consumo e geração, o que reduz perdas, e, em especial, 43 o desenvolvimento da sustentabilidade com a empregabilidade das fontes renováveis. Gerando uma produção autônoma e suficiente para atender as necessidades residenciais dos cidadãos, de forma qualificada e com qualidade. Chegando-se a conclusão da viabilidade da instalação de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico constitui-se de um processo, capaz de sanar as necessidades residenciais energéticas. Onde uma fonte vem a suprir a produção da outra em um determinado momento do dia, fazendo com que desta forma sempre ocorra a sua geração, satisfazendo todas as atividades exercidas nestes locais com eficácia, produzindo a minimização de custos e propiciando resultados positivos para com os seus consumidores. 44 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMARAL, Danilo. História da Mecânica – O motor a vapor. UFPB, 2010. CGEE – Centro de Gestão e Estudos Energéticos. Disponível em: <https://www.yumpu.com/pt/document/read/12676650/prof-dr-danilo-amaral- departamento-de-eng-mecanica-demec>. Acesso em: 15 de agos. de 2022. ANEEL. Banco de Informações de Geração: Capacidade de Geração do Brasil, 2020. Disponível em: <https://dados.gov.br/dataset/siga-sistema-de-informacoes-de- geracao-da-aneel>. Acesso em: 15 de set. de 2022. ANTUNES, Paulo de Bessa. Direito Ambiental. 16º. ed. São Paulo: Atlas, 2014. BARBOSA, Claudomiro Fábio de Oliveira. Avaliação Tecnológica, Operacional e de Gestão de Sistemas Híbridos para Geração de Eletricidade na Região Amazônica. 2006. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal do Pará. Belém. 2006. Disponível em: <http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/3340>. Acesso em: 10 de agos. de 2022. BRASIL. Planalto. Lei Nº 6.938, De 31 De Agosto De 1981. Dispõe sobre a Política Nacional do Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e aplicação, e dá outras providências. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/L6938.htm>. Acesso em: 28 de agos. de 2022. BRASIL. Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012. Agência Nacional de Energia Elétrica. Brasília, 2012. Disponível em: <https://www.legisweb.com.br/legislacao/?id=342518>. Acesso em: 16 de set. de 2022. BRASIL. Resolução Normativa nº 687, de 24 de novembro de 2015. Agência Nacional de Energia Elétrica. Brasília, 2012. Disponível em: <https://microinversor.com.br/resolucao-normativa-687-aneel/?v=9a5a5f39f4c7>. Acesso em: 16 de agos. de 2022. BREITENBACH, Guilherme. Análise do potencial eólico para geração de energia elétrica em São Francisco de Paula, RS, utilizando método computacional WASP. 2016. Monografia (Graduação). Centro Universitário UNIVATES. Lajeado, 2016. Disponível em: <https://www.univates.br/bdu/handle/10737/1402>. Acesso em: 14 de set. de 2022. BUARQUE, S. Desenvolvimento sustentável. Brasília: Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis, 1996. CASTRO, Nivalde José de et al. Qualidade do fornecimento de energia elétrica: aspectos regulatórios e perspectivas. Rio de Janeiro: Publit, 2017. 45 CAVALCANTI, C. Desenvolvimento e natureza: estudos para uma sociedade sustentável. São Paulo, Cortez Editora, 1995. CICLOVIVO. Energia eólica começa 2021 em alta no Brasil. 2021. Disponível em: <https://ciclovivo.com.br/planeta/energia/energia-eolica-comeca-2021-em-alta-no- brasil/>. Acesso em: 10 de out. de 2022. COSTA, Rafael Fonseca da. Ventos que transformam? Um estudo sobre o impacto econômico e social da instalação dos Parques Eólicos no Rio Grande do Norte/Brasil. 2015. Dissertação (Mestrado) - Curso de Centro de Ciências Humanas, Letras e Artes, Programa de Pós-graduação em Estudos Urbanos e Regionais. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal. Disponível em: <https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23017#:~:text=Ventos%20que%2
Compartilhar