Unidade_1_Panorama_Energetico_2012

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Unidade 1 
Panorama Energético 
Nacional e Mundial 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.1 – Conceitos Básicos 
 Energia é a medida da capacidade de 
realizar trabalho. (Séc. XIX - Termodinâmica) 
 Energia é aquilo que permite uma 
mudança na configuração de um 
sistema, em oposição a uma força que 
resiste à esta mudança. (Maxwell, 1872) 
 Unidades: kJ, kcal ou kWh. 
 Potência corresponde ao fluxo de 
energia no tempo. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.1 – Conceitos Básicos 
 Energia Primária: energia fornecida pela natureza, 
como a hidráulica, petróleo, lenha, cana-de-açúcar, 
etc…, podendo ser usada diretamente ou convertida 
em outra forma energética antes do uso. 
 
 Energia Secundária: corresponde à energia 
resultante de processos de conversão, no âmbito do 
setor energético, visando aumentar a sua densidade 
energética, facilitar o transporte e armazenamento e 
adequação ao uso, como eletricidade, combustíveis 
derivados do petróleo, álcool, carvão vegetal, etc... 
Eventualmente, a energia secundária pode ser ainda 
convertida em outras formas de energia secundária, 
como é o caso do óleo diesel utilizado em centrais 
elétricas. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
A principal fonte de energia usada na Terra é a 
emanada do Sol, e dela derivam as diversas 
fontes de energia que existem no planeta, seja 
pela sua atuação sozinha, seja associada à 
contribuição da força gravitacional e/ou da 
energia nuclear. 
1.2 – Formas de Energia 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Direta 
A energia do Sol provém na fusão termonuclear 
de elementos leves, especialmente o hidrogênio, 
que produz hélio e transforma parte da massa 
das partículas que interagem em energia 
térmica [calor], que chega até a Terra na forma 
de energia eletromagnética, em especial, luz 
visível. 
 
Esta energia, medida sobre a atmosfera 
terrestre, corresponde a 2 cal/cm2/min. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Direta 
Cerca de 30% desta energia é devolvida de 
volta para o espaço, ao ser refletida nas nuvens, 
nas partículas da atmosfera e pela superfície 
terrestre; 70% é absorvida pela atmosfera e, 
principalmente, pela Terra. 
 
Toda esta energia absorvida termina por ser 
emitida de volta ao espaço mantendo, assim, a 
Terra em equilíbrio térmico, com uma 
temperatura média aproximadamente constante. 
Entretanto, antes que isto aconteça, muitas 
transformações são sofridas por esta energia. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Direta 
1.2 – Formas de Energia 
 Potencial Solar Mundial 
NASA 
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1.2 – Formas de Energia 
 Média Annual de Irradiação Solar 
Labsolar 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
 Um sistema mais direto de transformação de energia 
solar em energia elétrica é o uso de células 
fotovoltaicas. 
 
 O silício é o material mais utilizado em células 
fotovoltaicas. É o elemento metálico mais abundante na 
crosta terrestre. O Brasil é o 5o maior produtor mundial 
de silício metalúrgico. 
 
 Sua origem é o efeito físico (efeito fotovoltaico) em que 
certos materiais semicondutores podem produzir 
pequenas quantidades de energia elétrica quando 
expostos à luz. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
 
 Isto ocorre quando os fótons provenientes da radiação 
solar visível se chocam com materiais como cristais de 
silício, sulfeto de cádmio ou arseneto de gálio, entre 
outros, devidamente construídos para amplificarem este 
efeito, os quais são agrupados em uma montagem 
especial: a célula fotovoltaica. 
 O choque libera elétrons que produzem pequenas 
correntes elétricas. Para aumentá-la, as células são 
agrupadas em módulos, arranjados em painéis, que são 
conectados ao circuito elétrico que irão suprir. 
 Tipicamente, um sistema fotovoltaico é composto, além 
dos módulos, de um sistema de proteção regulador de 
carga, um inversor de corrente (CC para CA) e uma 
bateria para armazenamento da energia elétrica gerada. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
TECNOLOGIA 
EFICIÊNCIA DE 
CONVERSÃO 
(%) 
COEFICIENTE DE 
TEMPERATURA 
(%/°C) 
PREÇO 
(US$/W) 
Silício Cristalino c-Si 14,0 -0,48 4,25 
Silício Amorfo A-Si 7,5 -0,21 3,50 
Telureto de Cádmio CdTe 6,0 -0,04 2,70 
Disseleneto de Cobre e Índio CIS 9,6 -0,45 4,20 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
Módulos Kyocera 
Módulos Siemens 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
 Vantagens: 
– simplicidade construtiva, 
– inexistência de peças mecânicas móveis, 
– característica modular, 
– baixo custo de manutenção, 
– seu uso provém de uma fonte silenciosa, não–poluente e 
renovável. 
 Desvantagem: 
– o custo ainda é elevado, se comparado com outras fontes de 
geração de energia elétrica, como a hidráulica, por exemplo. No 
entanto, já é utilizado no mundo inteiro para certas aplicações, 
principalmente o atendimento a localidades isoladas ou de difícil 
acesso, onde o custo com a transmissão e distribuição de 
energia elétrica para atender a pequenas cargas se torna 
proibitivo. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
Sistemas Isolados 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
Sistemas Híbridos 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Fotovoltaica 
Sistemas Interligados à Rede 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Térmica 
 Não existe a geração de energia elétrica diretamente do 
calor. 
 
 A mesma radiação solar, quando captada por uma 
superfície adequadamente construída, é capaz de gerar 
calor de baixa temperatura em coletores planos, ou de 
alta temperatura em coletores focalizadores, onde sua 
geometria leva à concentração desta radiação em uma 
superfície, aquecendo um fluido especial. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Térmica 
 A aplicação mais conhecida é o uso de coletores solar 
planos usados em residências para o aquecimento de 
água para banho e uso na cozinha. Este mesmo calor 
pode ser usado em ciclos de refrigeração, bem como em 
outras aplicações, como a secagem de alimentos e 
grãos e a destilação da água do mar. 
 
 Isto ocorre com a produção de trabalho 
intermediariamente, como é o caso das aplicações onde 
a radiação solar é focalizada para produzir vapor e este 
acionar uma turbina a vapor capaz de gerar energia 
elétrica de maneira, basicamente, semelhante a uma 
usina termelétrica convencional. 
 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Concentrada 
 Concentradores solares podem apresentar até o dobro da 
eficiência de conversão das células fotovoltaicas. 
 Um km2 em muitas regiões do mundo permitem gerar 100 
a 130 GW por ano. 
 Energia coletada de dia pode ser estocada em meios 
líquidos ou sólidos para geração noturna ou períodos com 
insuficiente insolação. 
 Concentradores solares podem apresentar até o dobro da 
eficiência de conversão das células fotovoltaicas. 
 Todas as tecnologias de concentração solarpodem ser 
combinadas com aquecimento a gás natural ou integradas 
a plantas a carvão existentes ou geradoras de vapor, 
disponibilizando energia acionável e de alto valor, 
tornando-se concentradores híbridos. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Concentrada 
Torres 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Concentrada 
Calha Curva 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Concentrada 
Parabólica 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Concentrada 
Calha Curva Torre Parabólica 
Potência 30 – 320 MW 10 – 200 MW 5 – 25 MW 
Temperatura de 
Operação 
390o C 565o C 750o C 
Fator de Capacidade 23 – 50% 20 – 77% 25% 
Eficiência Máxima 21% 
10 – 12% (d) 
14 – 18% (p) 
24% (d) 
25 - 70% (p) 
Eficiência Anual Líquida 23% 14 – 19% (p) 25 – 70% (p) 
Aplicações Rede, Aquecimento Rede, Alto Aquecimento Descentralizadas 
Vantagens 
 Disponível comercialmente, 
 Desempenho comercialmente 
provado, 
 Custos comercialmente provados, 
 Modularidade, 
 Baixa demanda de material, 
 Conceito híbrido provado, 
 Estocagem. 
 Temperatura potencial 
de operação até 1000 C, 
 Estocagem de altas 
temperaturas, 
 Operação híbrida 
possível. 
 Altas taxas de conversão, 
 Modularidade, 
 Operação híbrida 
possível. 
Desvantagens 
 Temperatura de operação 400o C, 
 Demanda por grandes terrenos, 
 Alta demanda de água. 
 Custos de investimento e 
operação não provados 
comercialmente. 
 Confiabilidade a melhorar, 
 Custos projetados para 
produção em massa não 
provados comercialmente. 
Research Reports International – The Market for Concentrade Solar Power, 2006 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Concentrada 
 O principal motivo da não implementação destas 
tecnologias é o custo. 
 
 Calhas curvas produzem a 35 cents/kW, sendo que as 
mais novas podem atingir 15 cents/kW. 
 
 Geradores a carvão produzem a 3 cents/kW e a gás por 
5 cents/kW. 
 
 Concentradores solares podem apresentar até o dobro 
da eficiência de conversão das células fotovoltáicas. 
 
 Projeções indicam 8 cents/kW em 2016 e 
3,5 a 5,5 cents/kW até 2020 para calhas curvas. 
 
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1.2 – Formas de Energia 
 Energia Solar Concentrada 
Projetos P&D – Universidades Americanas 
 
1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 O primeiro ciclo de transformação que ocorre devido à 
energia solar é o que produz a energia hidráulica. 
 
 Ela é proveniente das quedas d’água, cuja origem é a 
conjugação da energia gravitacional da Terra 
atuando sobre as águas dos rios em locais de relevo 
adequado e a energia solar incidente sobre as 
superfícies líquidas, que é responsável pelo 
acionamento do ciclo de evaporação / condensação 
das águas, o que origina os rios, que, devidamente 
represados, se tornam uma “fonte” de 
aproveitamento econômico da energia hidráulica. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 A energia das quedas d’águas se expressa sob a forma 
de energia mecânica, que impulsiona as turbinas 
hidráulicas das usinas hidrelétricas, cujo trabalho 
disponível aciona os geradores de energia elétrica. 
 Esta maneira de aproveitar a energia hidráulica é a mais 
comum, e a maior fonte de energia elétrica do Brasil. 
  Grandes barragens: 
impactos a jusante e na 
área do reservatório. 
 Transformação do 
ecossistema: impactos de 
natureza física, biológica, 
econômica, social e 
cultural. 
 
P
C
H
 R
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 B
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Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 Impactos de Origem Física: 
 
 Retenção dos sedimentos – Acelera erosão – Reduz 
capacidade do reservatório – Causa prejuízos à agricultura 
e à pesca a jusante. 
 Alteração do balanço de recursos hídricos – Possível 
redução da vazão média do rio, sobretudo em regiões 
áridas, devido a perdas na barragem. 
 Peso do reservatório – Possíveis problemas sísmicos; 
Terremotos de até 6 graus Richter – Perdas humanas e até 
rompimento da barragem. 
 Mudança do micro-clima (necessita mais estudos...). 
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1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 Impactos de Origem Biológica: 
 
 Alteração da qualidade da água devido a estratificação na 
barragem: Sólidos – Temperatura – Densidade diferentes. 
 Matéria Orgânica e formação de H2S – Odor desagradável 
e mortandade de peixes. 
 Enchimento do reservatório: Mudança do ecossistema – 
Problemas para a fauna e a flora. 
 Possíveis perdas de patrimônio genético, sobretudo em 
regiões de florestas equatoriais úmidas. 
 Proliferação de plantas aquáticas – Problemas para 
turbinas. 
 Perigo de proliferação de esquistossomose e de mosquitos 
na represa. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 Impactos Econômicos: 
 
 Perdas da produção agrícola – Efetiva e potencial. 
 Valor da madeira e dos recursos minerais perdidos na área 
inundada. 
 
 Impactos Sociais: 
 
 Grande migração durante a construção – sobrecarga da 
infra-estrutura de assentamentos humanos. 
 Necessidade de re-assentamentos humanos. 
 Alterações na vida da população ribeirinha a jusante. 
 Possível contribuição para o desenvolvimento regional: 
irrigação, agricultura, pesca, turismo, pequenas indústrias... 
 
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1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 Impactos de Natureza Cultural: 
 
 Possíveis perdas de patrimônio arqueológico, paisagens, ... 
 Reservas indígenas. 
 
 Riscos de Acidentes: 
 
 Rompimento da barragem por falhas construtivas, 
terremotos, excesso de chuva ou má operação do 
reservatório – 0,01% = 1,5 por ano das 15000 em operação 
 Inundações mais graves a jusante. 
 
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1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 No entanto, existem em funcionamento operacional e 
experimental usinas que utilizam as águas do mar para 
geração de energia elétrica. Uma forma é o 
aproveitamento do fluxo e re-fluxo das águas do mar 
nas regiões costeiras, devidos ao fenômeno da marés, 
cuja origem é a variação da influência da atração 
gravitacional da Lua e do Sol ao longo do dia. Este 
desnível pode chegar a mais de 10 m e é aproveitado 
em países onde o recorte da costa se mostra favorável. 
 
 Não existe nenhuma usina marémotriz no Brasil, 
embora tenha sido cogitada uma aplicação em São 
Luiz, onde o desnível é de até 7m. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Hidráulica 
 Em caráter experimental, existem em diversos locais do 
mundo montagens feitas para transformar o movimento 
vertical das ondas do mar em movimento circular – 
através de articulações – visando proporcionar energia 
mecânica capaz de girar um eixo para produção de 
trabalho útil. 
 
 Também em caráter experimental, existem lugares onde 
se busca aproveitar a diferença de temperatura entre a 
superfície e as partes mais profundas dos oceanos, 
visando aproveitar este gradiente de temperatura para 
disponibilizar calor para aproveitamento útil. 
 
 Em ambos os casos, o propósito é a geração de energia 
elétrica. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
 Outro ciclo de transformação gerado pela energia solar 
é o que leva à criação de energia eólica. Sua origem se 
deve ao fato de nosso planeta estar envolvido por uma 
camada de gases (nitrogênio, oxigênio, etc.), vapor 
d’água e impurezas que se distribuem portoda a 
superfície – ou seja, a atmosfera terrestre – que é 
atraída pela energia gravitacional da Terra. 
 
 Sem nuvens, as camadas atmosféricas mais próximas 
são bastante transparentes à radiação eletromagnética 
de ondas curtas [ou seja, luz] vinda do Sol; mas pela 
sua composição, elas absorvem a radiação de ondas 
mais longas [infra-vermelho] emitidas pela superfície da 
terra aquecida. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
 Esta característica conduz ao aquecimento desigual da 
superfície da Terra e dos mares, que, associado à 
energia cinética de movimento de rotação da Terra, à 
inclinação do planeta em relação à sua órbita e à 
atração gravitacional da terra, aciona o ciclo térmico do 
planeta, que produz os ventos. 
 
 A energia eólica é a energia cinética transportada pelas 
massas de ar da atmosfera em movimento, ou seja, pelo 
vento. 
 
 Existem duas maneiras de aproveitarmos a energia 
eólica. A primeira, e mais perceptível, é a utilização da 
força de arrasto, que é a componente da força exercida 
pelo vento na direção do seu movimento. Este tipo de 
aplicação é o mais antigo, usado por embarcações 
primitivas, como as à vela. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
 A outra maneira é o uso da força perpendicular ao 
vento. Conforme a geometria e posição relativa de 
certas superfícies, a distribuição da pressão resultante 
do vento gera uma componente de força com esta 
característica. 
 
 É o caso de embarcações mais modernas que usam a 
vela latina, velas das caravelas, da geometria da asa do 
avião e dos cataventos e aerogeradores. 
 
 Um aerogerador é uma máquina eólica que absorve 
parte da energia cinética do vento através de um rotor 
aerodinâmico, convertendo-a em potência mecânica de 
eixo (torque x rotação), a qual é convertida em energia 
elétrica por meio de um gerador elétrico. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
 A captação da energia eólica é feita pelo uso de pás 
com formato aerodinâmico, montadas em torno de uma 
peça - compondo um rotor - acoplado a um eixo 
solidário a uma caixa de engrenagem e/ou a um gerador 
de energia elétrica, compondo o que se chama: 
aerogerador ou turbina. 
 
 Predominam, atualmente, os aerogeradores de eixo 
horizontal, contendo 3 pás, instaladas em torres de 
seção circular. 
 
 No entanto, apesar desta predominância, existe uma 
certa diversidade de concepções de projetos dentro das 
duas rotas tecnológicas principais: a de eixo horizontal e 
a de vertical. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
Maior Turbina do Mundo 
7 MW 
Enercon 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
Condomínio Residencial – Florianópolis/SC – 10kW 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
 A energia eólica é a fonte de energia cuja aplicação 
mais tem crescido no mundo, devido ao grande aumento 
do seu uso na geração de energia elétrica. Nos últimos 
10 anos, seu crescimento foi de 250%, e desde 1990 
vem crescendo a taxas de 20% ao ano. 
 
 Atualmente, as usinas eólicas fornecem 1% do consumo 
de energia elétrica da Califórnia e 4% da Dinamarca, 
sendo a capacidade instalada e operacional de geração 
por energia eólica no mundo superior a 10.000 MW, 
equivalente a 2/3 da capacidade da usina hidrelétrica de 
Itaipu, a maior do mundo. 
 
 Segundo o Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, o 
potencial de geração eólica de energia do Brasil é da 
ordem de 143 GW (mais de 10 “Itaipus”), excetuando-se 
o potencial offshore. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
 Aspectos Ambientais: 
 
 A operação dos sistemas eólicos é ambientalmente limpa. 
 Da mesma forma, ela não produz gases de efeito estufa 
durante sua operação e muito pouco durante a manufatura 
e construção. 
 Estudo europeu estima que até 2020 o uso da energia 
eólica reduza 10 bilhões de ton equivalentes de CO² 
 Estimativas dizem que a operação de uma turbina eólica 
entre 3 e 6 meses é capaz de compensar as emissões de 
gases de efeito estufa causadas durante sua manufatura. 
 As questões da interação dos sistemas eólicos com o meio 
ambiente natural e urbano são: ruído, poluição visual e 
choque com aves e morcegos. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Eólica 
1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 Um outro importante ciclo de transformações por que 
passa a energia solar recebida na Terra é aquele em 
que ela é utilizada para criar a fotossíntese, onde a luz 
do Sol é convertida na energia necessária às funções 
vitais dos vegetais e animais do planeta, geradora de 
uma grande fonte de energia que é a biomassa. 
 
 A biomassa energética compreende a madeira, o álcool 
da cana-de-açúcar, os óleos vegetais, os resíduos 
agrícolas, esterco animal, e resíduos domésticos, 
urbanos e industriais (bagaço, lixívia, etc.). 
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1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 Uma pequena fração da energia solar na faixa do 
espectro visível é absorvida pelas plantas, algas e certas 
bactérias através do processo físico-químico 
denominado fotossíntese, no qual a energia luminosa 
aciona o processo de síntese de compostos orgânicos. 
As plantas convertem a energia luminosa do Sol em 
energia química de ligação de co-valência dos átomos 
de carbono, a qual será desfeita durante a combustão 
(reação com o oxigênio), com a liberação de energia 
térmica. 
 
 Neste processo as plantas utilizam gás carbônico, água 
e energia luminosa e produzem glicose e oxigênio. 
6 CO2 + 6 H2O + energia = C6H12O6 + 6 O2 
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1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 A biomassa viva é utilizada para gerar energia térmica 
através da sua combustão direta ou indireta, como no 
caso da lenha ou através do processo de gaseificação 
da madeira e do bagaço de cana; ou da digestão 
anaeróbica da parte orgânica dos resíduos domésticos, 
agropecuários e industriais em biodigestores projetados 
para tal finalidade, ou em aterros sanitários, ambos com 
o propósito de gerar gás metano. 
 
 No Balanço Energético do Espírito Santo aparece a 
lenha, além da cana-de-açúcar e seus derivados, como 
o álcool etílico e o bagaço de cana. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 
 Impactos Ambientais: 
 
 Contribui para o avanço do processo de desertificação, 
causando erosão e deterioração do solo. 
 
 
 Medidas de Controle: 
 
 Técnicas adequadas de reflorestamento e manejo florestal 
– suprimento renovável de lenha. 
 Conservação: fogões mais eficientes . 
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1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 Produção de Carvão Vegetal: 
 
 Fornos de baixo rendimento energético. 
 Contribui para o desmatamento em grande escala por 
viabilizar otransporte a longas distâncias até cidades e 
indústrias. 
 O desenvolvimento e difusão de fornos de elevada 
eficiência com aproveitamento dos resíduos pode reduzir 
o impacto ambiental. 
 Fabricação de carvão vegetal a partir de resíduos de 
serrarias – impactos ambientais positivos. 
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1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 Biodigestão Anaeróbica: 
 
 Bom método de tratamento e reciclagem de resíduos 
poluentes (esgotos, vinhoto, efluentes industriais, dejetos 
de animais) com produção de biofertilizantes e biogás: 
Impactos positivos. 
 Elimina os germes patogênicos – Melhora condições de 
higiene, sobretudo no meio rural. 
 Deve-se tomar algumas precauções para a produção em 
larga escala, visando a geração de eletricidade, o que 
requer extensa área de coleta e armazenamentos do 
resíduo orgânico, além de medidas de segurança na 
produção, estocagem e distribuição do biogás. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 Biodigestão 
Anaeróbica 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 Biodigestão 
Anaeróbica 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Biomassa 
 Produção de Álcool: 
 
 Monocultura e queimada exigem muito do solo. 
 Grande consumo de água, fertilizantes químicos e 
pesticidas. 
 Destilarias – água de lavagem e sobretudo vinhoto em 
grande quantidade – 10 a17 litros de água por litro de 
álcool produzido. 
 Alternativas: 
• Lagoas de decantação – Risco de rompimento ou trasbordo 
– Poluição de rios – Mortandade de peixes. 
• Utilização direta para fertilização – Possível em alguns tipos 
de solo. 
• Biodigestão. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Combustíveis Fósseis 
 A biomassa viva, quando submetida a determinadas 
circunstâncias que atuam física e/ou quimicamente 
sobre ela, dentro de um período de tempo, sofrem 
alterações complexas na sua estrutura. 
 
 Um dos processos é a carbonificação, ou seja, a sua 
transformação em produtos com percentuais de carbono 
cada vez maiores, entre outras características, como a 
redução progressiva da umidade, e do teor de 
hidrogênio e de oxigênio. Neste processo, a biomassa 
vai se tornando fossilizada e dando origem aos 
combustíveis fósseis. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Combustíveis Fósseis 
Demanda Mundial por Energia Primária 
0 
2 
4 
6 
8 
10 
12 
14 
16 
18 
1980 1990 2000 2010 2020 2030 
bi
lli
on
 to
nn
es
 o
f o
il 
eq
ui
va
le
nt
 
0 
2 
4 
6 
8 
10 
12 
14 
16 
18 
1980 1990 2000 2010 2020 2030 
bi
lli
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eq
ui
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le
nt
 
Other renewables 
Biomass 
Hydro 
Nuclear 
Gas 
Oil 
Coal 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Combustíveis Fósseis 
Aumento na Demanda Mundial por Energia Primária 
0 
500 
1 000 
1 500 
2 000 
2 500 
1980 - 2005 2005 - 2030 
M
to
e 
Coal 
Oil 
Gas 
Nuclear 
Hydro 
Biomass 
Other renewables 
0 
500 
1 000 
1 500 
2 000 
2 500 
1980 - 2005 2005 - 2030 
M
to
e 
Coal 
Oil 
Gas 
Nuclear 
Hydro 
Biomass 
Other renewables 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Combustíveis Fósseis 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Turfa 
 Destes combustíveis, o mais jovem – e que não é, 
propriamente dito, um fóssil –, é a turfa. 
 A turfa é uma mistura heterogênea de materiais orgânicos, 
parcialmente decompostos – material lenhoso, arbustos, 
liquens e musgos – e materiais inorgânicos que se 
acumularam num ambiente saturado de água doce por um 
longo período de tempo. 
 Do ponto de vista geológico, ela é um solo ou “rocha”, 
formada nos últimos 10.000 anos, representando o estágio 
inicial do processo de transformação e metamorfismo que 
passa pelo carvão e chega até a grafite. Como sua taxa de 
acumulação é pequena – de 5 a 15 cm por século – ela é 
considerada um combustível não-renovável. Sua cor varia 
de amarelo a marrom escuro, com alta umidade (de 90 % a 
95% de água). 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Turfa 
 A turfa é mais abundante em regiões próximas ao pólo norte 
do que nas demais. 
 A turfa mais jovem – e mais fibrosa – é utilizada no Canadá, 
ex-URSS, Alaska e Suécia na agricultura e horticultura. 
 A mais decomposta (maior proporção de carbono) tem sido 
usada na produção de energia com a queima direta em 
caldeiras ou em usinas termelétricas, na geração de energia 
elétrica. Na ex-URSS, 50% da turfa extraída é usada para 
esta finalidade, sendo que na Irlanda 25% da energia elétrica 
gerada vem de termelétricas que queimam turfa. 
 No Brasil não há uso extensivo 
da turfa para fins energéticos. 
 O ES detém cerca de 20% das 
reservas de turfa do Brasil, 
principalmente na região da foz 
do Rio Doce. 
1.2 – Formas de Energia 
 Carvão Mineral 
 O estágio seguinte de carbonificação leva a diversos 
tipos de carvões: linhito, sub-betuminoso, betuminoso, 
semi-betuminoso e antracito. 
 
 Semelhante ao processo da 
turfa, mas agora consideran- 
do períodos de tempo 
geológicos, a biomassa 
sofreu a ação do tempo, 
tornando-se, 
efetivamente, fóssil. 
 
 Sua origem remonta ao período geológico Pensilvânico, 
quando grandes áreas cobertas com densas florestas 
cresciam rapidamente em lagoas e pântanos. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Carvão Mineral 
 A matéria morta residual de séculos de crescimento desta 
vegetação era lentamente submersa pela água e coberta 
por lama e areia. Este processo se repetia várias vezes. 
Estas camadas de vegetação soterrada eram 
gradualmente convertidas em carvão pelo efeito, 
conjugado, do calor da Terra, oriundo da energia nuclear 
(desintegração radioativa), da decomposição da matéria 
vegetal e pela pressão causada pelo peso da massa 
estratificada (energia gravitacional da Terra). 
 
 No Espírito Santo sua aplicação é, praticamente, no 
processo siderúrgico, incluindo seus derivados: coque de 
carvão mineral, gases siderúrgicos e alcatrão, aparecendo 
no Balanço Energético como a fonte energética mais 
expressiva, quantitativamente. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Carvão Mineral 
Dependência do Carvão para 
Geração de Energia Elétrica 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Carvão Mineral 
 Impactos Ambientais da Lavagem do Carvão: 
 
 Contaminação do ar (NOx , SOx e material particulado). 
 Contaminação da água (finos de carvão em suspensão) 
se não houver reciclagem. 
 Inutilização de grandes áreas para depósitos de rejeitos. 
 Risco de combustão espontânea dos rejeitos. 
 
 Impactos Ambientais na Geração de Energia: 
 
 Emissão de vários gases poluentes: material particulado, 
Dióxido de enxofre (SO2), Óxido de nitrogênio (NOx) e Dióxido 
de Carbono (CO2). 
 Requer volumes consideráveis de água (proximidade a 
rios ou mares). 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Petróleo e Gás Natural 
 O ciclo de transformações da energia solar iniciado com a 
fotossíntese – e passando pela carbonização – tem sua maior 
expressão nos combustíveis fósseis líquidos e gasosos: o 
petróleo e o gás natural, ambos amplamente utilizados em 
todo o mundo. 
 
 O petróleo é oriundo de substâncias orgânicas (restos de 
animais e vegetais microscópicos) que se depositaram em 
grandes quantidades no fundo de mares e lagoas, ao longo 
de períodos de tempo geológicos. Esta massade detritos 
estando em um ambiente sem oxigênio, e sob o efeito do 
calor da Terra, da pressão oriunda do peso das camadas 
depositadas e pela ação do tempo, transformou-se em óleo e 
gás natural. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Petróleo e Gás Natural 
 As condições necessárias à sua formação e acumulação são 
bastante peculiares, e ocorrem em bacias sedimentares 
espalhadas por todo o mundo – inclusive no Espírito Santo – 
fazendo com que existam petróleos com características físico-
químicas diversas, embora todos contenham, basicamente, 
apenas dois elementos: hidrogênio e carbono, arranjados em 
uma grande variedade de complexas estruturas moleculares 
conhecidas como hidrocarbonetos. 
 
 Nestas estruturas está armazenada a energia luminosa do 
Sol convertida em energia química de ligação de co-valência 
dos átomos de carbono durante a fotossíntese, a qual será 
desfeita durante a combustão dos derivados de petróleo e do 
gás natural, com a liberação de energia térmica. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Petróleo e Gás Natural 
 Os processos que compõe a cadeia de produção petrolífera 
começam com a fase de prospecção, onde são feitos estudos 
e análises em escritório e ações de campo buscando 
identificar locais promissores para perfuração. 
 
 Continuam com a fase de produção terrestre e em águas 
profundas e ultra-profundas (e Pré-Sal!!), que incorpora a 
perfuração, a extração, o escoamento e o transporte local. 
 
 Até chegarem a fase de refino, armazenamento e estocagem, 
terminando com a fase de distribuição e uso final energético 
ou como matéria prima. Este processo possui etapas muito 
semelhantes, ou correspondentes entre si, para o petróleo e 
para o gás natural. 
 
 Os derivados de petróleo são extensivamente utilizados em 
diversas aplicações, conforme suas características de poder 
calorífico, fluidez e custo de produção. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Petróleo e Gás Natural 
 
 No Balanço Energético 
do Espírito Santo 
aparecem o óleo diesel, 
óleo combustível, 
gasolina, querosene e 
GLP (gás liquefeito de 
petróleo). 
 
 
 O gás natural é utilizado para gerar energia elétrica, através 
da combustão em turbina à gás em usinas termelétricas e em 
sistemas de co-geração. Pelas suas características e pelo 
tratamento sofrido (desulfurização), a queima do gás natural é 
menos poluente do que a do petróleo, embora ocorra, por 
exemplo, a emissão 
de CO2. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Petróleo e Gás Natural 
 Semelhante ao carvão, a cadeia petrolífera produz 
diversos tipos de impactos ambientais, desde sua 
prospecção (sísmica), passando pela produção, 
transporte e armazenamento (vazamentos), até o seu 
uso final com a queima para produção de calor, onde 
ocorre a emissão de 
material particulado, 
CO2 e SO2. 
 Exploração: 
–Risco de incêndios, explosões 
e vazamento 
 Danos aos trabalhadores e ao 
meio ambiente. 
–Pequenos vazamentos 
Impactos pouco estudados 
sobre manguezais e estuários. 
1.2 – Formas de Energia 
 Petróleo e Gás Natural 
Transporte: 
– Forte expansão do comércio internacional 
 Aumento da probabilidade e das consequências de um 
acidente. 
– Pequenos vazamentos 
+ 35% do total 
 Impactos localizados. 
– Risco de vazamentos, explosões e incêndios em 
oleodutos, gasodutos e tanques de armazenamento 
de gás e derivados do petróleo. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Petróleo e Gás Natural 
Refinarias: 
– Emissões de SOX, NOX, COX, material 
particulado e compostos orgânicos na atmosfera. 
– Odor desagradável. 
– Efluentes líquidos tóxicos, com óleo, fenóis, 
amônia, graxa e sólidos em suspensão ou 
dissolvidos. 
 Podem ser reduzidos com processamento adequado. 
– Risco de incêndios e explosões 
Importantes e, em geral, perto de aglomerações 
urbanas. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
 É a energia armazenada nos materiais devida à coesão dos 
prótons e nêutrons dentro dos núcleos atômicos. 
 
 As reações nucleares, em que partículas nucleares ou 
núcleos atômicos ao colidirem dão origem a novos núcleos ou 
partículas, liberam energia milhares (ou até milhões) de vezes 
maiores do que as reações químicas, devido ao fato das 
ligações nucleares serem muito mais intensas do que as 
ligações atômicas (interações eletromagnéticas), desfeitas ou 
formadas nas reações químicas. 
 
 É interessante observar que é comum se usar a denominação 
energia atômica em lugar de energia nuclear, o que, às vezes, 
causa confusão, pois a primeira trata de reações entre os 
átomos das moléculas dos combustíveis, sendo, portanto 
uma reação química, e não interagindo com os núcleos 
atômicos. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
 São duas as reações nucleares com a liberação de energia. A 
fusão nuclear, que ocorre no centro do Sol, nas outras 
estrelas, e nas explosões nucleares das bombas H de 
hidrogênio (às vezes, chamadas de bombas “atômicas”), mas 
cuja tecnologia de controle para fins pacíficos ainda não está 
dominada, havendo laboratórios buscando esta realização, 
cujas previsões acenam para 2050 esta possibilidade. 
 
 
 
 A outra forma é a fissão nuclear, onde núcleos pesados (de 
urânio enriquecido, por exemplo) são bombardeados por 
nêutrons, que com o choque faz estes se partirem, liberando 
uma certa quantidade de energia e mais alguns nêutrons, que 
vão se chocar com outros núcleos e produzir novas fissões, e 
assim por diante, desenvolvendo uma reação em cadeia. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
 Num reator nuclear é possível controlar esta reação, extraindo 
dela a energia térmica para aquecimento da água pressurizada 
de um circuito primário, que irá aquecer a água de um circuito 
secundário, transformando-a em vapor. Uma usina nuclear, para 
gerar energia elétrica, nada mais é do que uma usina 
termoelétrica convencional em que a fonte de calor é oriunda de 
um reator nuclear. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
 O preço médio por MWh das últimas grandes hidrelétricas 
que foram a leilão (Belo Monte, Jirau e Santo Antônio) foi de 
R$76,08. No último leilão 
de renováveis, a energia 
eólica ficou em R$134,23. 
E, segundo a Associação 
Brasileira de Energia 
Nuclear (Aben), o preço 
da energia nuclear é de 
R$135,63/MWh. 
(Estadão, 27/09/2010) 
 
Impactos da Mineração do Urânio: 
–Impactos de toda mineração (análogos à de carvão). 
–Trabalhadores expostos a radiação 
 Câncer de Pulmão. 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
 Impactos da Concentração do Urânio: 
– Utilização de grandes áreas. 
– Efluentes líquidos com substancias tóxicas dissolvidas 
 Potencial de Poluição das águas do subsolo. 
– Níveis de radiação muito mais baixos que na mineração 
 Conversão, enriquecimento, fabricação do elemento 
combustível . Sem impactos ambientais significativos. 
 
 Impactos dos Reatores: 
– Eficiência térmica = 33% 
 Emissão de dois terços do calor para o meio ambiente. Impactos 
negativos sobre ecossistemas aquático e no micro-clima. 
– Radiação em pequenas doses 
 Trabalhadores e população local. É necessário estudar melhor 
seus efeitos. 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
 Principais Preocupações do Público: 
– Os riscos são muito maiores do que os impactos ambientais 
– Efeitos da radiação sobre o homem (em todo o ciclo)– Segurança das instalações nucleares 
– Impactos ambientais dos resíduos radioativos 
– Produção de plutônio 
 Risco de desvios para fins indevidos 
– Aspectos sociais, econômicos e políticos 
– Percepção social do risco é ainda mais aguçada: 
 Origem associada a militares 
 A radiação não é perceptível pelo homem 
 Falta de informação 
 Proximidade das centrais a grandes cidades 
 Temor de atos de sabotagem / terrorismo. 
– Aspectos sociais, econômicos e políticos 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
Consequências de um Acidente: 
– Muito graves, e sua probabilidade é crescente, 
devido a: 
 Multiplicação das instalações nucleares 
 Necessidades de transporte de materiais radioativos 
 Centrais nucleares da primeira geração, mais baratas 
e menos seguras, estão ficando velhas 
 Fator humano 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Nuclear 
 Usina Nuclear de Fukushima – Japão – 2011 
 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
1.2 – Formas de Energia 
 Gravitacional 
 Completando a análise, resta mencionar a existência da 
energia geotérmica oriunda da energia nuclear liberada pela 
desintegração radioativa dos núcleos dos materiais que 
constituem o interior da Terra, os quais provocam o 
aquecimento de águas subterrâneas, que afloram sob a forma 
de vapor, sendo, em alguns países, utilizadas para 
aquecimento ambiental e pequena geração de energia 
elétrica. Não existe aproveitamento no Espírito Santo. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Matriz Elétrica Brasileira 
Fonte: EPE. Balanço Energético Nacional, 2012. 
2011 2010 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Balanço Energético Nacional, 2012. 
Repartição da Oferta Interna de Energia: Brasil 2011 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Balanço Energético Nacional, 2012. 
Consumo Final de Energia por Fonte: Brasil 2011 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Balanço Energético Nacional, 2012. 
Consumo Final de Energia: Brasil 2011 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de 
Energia Elétrica 2012. 
Geração: Capacidade Instalada no Brasil 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário 
Estatístico de Energia 
Elétrica 2012. 
Geração Elétrica por Região no Brasil: 2011 
532.872 GWh 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário 
Estatístico de Energia 
Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Gestão e Eficiência Energética – Profa. Carla C.M. Cunha 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012. 
1.3 – Matriz e Balanço Energético 
Fonte: EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2012.