Energias renováveis SLIDE

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Diretoria de Educação
Gerência de Educação Profissional
2024
Técnico em Eletrotécnica
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Instrutora: Edelweiss 
Loiperdinger 
Energias Renováveis e 
Eficiência Energética
Conteúdo programático
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1. Energia elétrica: conceito, qualidade e tarifação;
2. Eficiência Energética na Indústria;
3. Fontes de Energias Não-Renováveis;
4. Os Desafios Brasileiros na Matriz Energética;
5. Conceito da Geração Distribuída;
6. Estudo de Viabilidade Técnica-Econômica de Projetos de 
Energia;
7. Redes Inteligentes de Energia (Smart Grid);
8. Conceito de Cogeração de Energia.
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Energia elétrica: conceito, qualidade e tarifação
A energia elétrica é a forma de energia gerada a partir de recursos como água, vento, sol ou combustíveis 
fósseis, utilizada para alimentar dispositivos e sistemas elétricos.
Qualidade: Refere-se à adequação da energia elétrica para atender às necessidades dos consumidores, 
considerando parâmetros como tensão, frequência e forma de onda.
Tarifação: Processo de definição de preços que os consumidores pagam pela energia elétrica, influenciado 
por fatores como custo de geração, distribuição e encargos regulatórios.
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Os consumidores de energia elétrica são classificados em grupos:
Consumidor do Grupo A
Consumidores de alta tensão, como indústrias grandes, que têm maior consumo e demanda de energia, 
sujeitando-se a tarifas e condições específicas.
Consumidor do Grupo B
Consumidores de baixa tensão, como residências e pequenos comércios, que utilizam a energia de forma 
direta e têm tarifas mais simples.
Classificação dos consumidores
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A estrutura tarifária é composta por diferentes modalidades de tarifas, que podem variar segundo a demanda e 
o horário de consumo.
Tarifa convencional: Tarifa fixa, onde o consumidor paga um valor pré-definido por kWh consumido, 
independentemente do horário.
Tarifas horosazonais: Tarifas que variam conforme o horário e a época do ano, incentivando o consumo em 
horários de menor demanda.
Estrutura tarifária
Tarifa horosazonal verde: Tarifa com valores mais baixos em horários de menor consumo, incentivando o 
uso da energia fora dos picos de demanda.
Tarifa horosazonal azul: Tarifa com maior flexibilidade, permitindo que consumidores alterem suas 
demandas conforme a variação de preços ao longo do dia.
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Envolve a verificação de itens como consumo (kWh), tarifas aplicadas, impostos e taxas, permitindo entender melhor 
o custo da energia utilizada.
Análise das faturas de energia elétrica
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1. Medição Atual e Anterior
2. Mês de Referência
3. Consumo em kWh
4. Energia Injetada e Saldo 
Total de Créditos
5. Itens da Fatura
https://www.luxn
ova.com.br/com
o-ler-a-sua-fatur
a-de-energia-sol
ar-da-light/
https://www.luxnova.com.br/como-ler-a-sua-fatura-de-energia-solar-da-light/
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Parâmetros elétricos
Consumo ativo (kWh): Quantidade de energia elétrica consumida em um período, medida em kilowatt-hora.
Demanda de potência (kW): Máxima potência demandada em um período específico, importante para dimensionar a 
capacidade de fornecimento.
Demanda faturável: Valor da demanda utilizado para cálculo da fatura, que pode ser diferente da demanda real.
Ultrapassagem de demanda: Quando o consumo excede a demanda contratada, resultando em penalizações.
Ultrapassagem de demanda contratada: Ocorrência em que o consumidor supera a potência contratada, podendo levar 
a custos adicionais.
Tolerância de ultrapassagem: Limite permitido de ultrapassagem sem penalização, normalmente definido pela 
concessionária.
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Relação entre a potência ativa e a potência aparente; idealmente, deve ser próximo de 1.
Vantagens da correção do fator de potência: Redução de custos com energia e melhoria da eficiência do sistema.
Causas do baixo fator de potência: Equipamentos indutivos, como motores e transformadores, que não utilizam toda a 
energia fornecida.
Correção do baixo fator de potência: Utilização de capacitores para ajustar o fator de potência e evitar penalizações.
Capacitor: Dispositivo que armazena e libera energia reativa, ajudando a corrigir o fator de potência.
Fator de potência
Gerenciadores para correção do fator de potência
Sistemas que monitoram e ajustam automaticamente o fator de potência.
Instalação do gerenciador: Deve ser feita por profissionais qualificados, garantindo segurança e eficiência.
Registro do fator de potência na conta de energia: importante para monitorar penalizações e ajustar a demanda.
Fator de carga: Relação entre a demanda média e a máxima, indicando a utilização da capacidade instalada.
Consumo específico: Consumo de energia por unidade de produção, útil para avaliação de eficiência.
Preço médio: Custo médio da energia consumida, calculado ao longo de um período.
Impostos: São encargos aplicados sobre a fatura de energia, que variam conforme a legislação local.
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Potência Aparente, Ativa e Reativa: 
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Refere-se à adequação da energia fornecida e pode incluir:
Desvios da tensão: Variações da tensão em relação ao valor nominal, que podem afetar equipamentos.
Desequilíbrio de tensão: Diferenças entre as tensões das fases em sistemas trifásicos.
Flutuação de tensão: Variações rápidas na tensão, que podem causar problemas em equipamentos sensíveis.
Afundamento momentâneo da tensão (Sag): Redução temporária da tensão, geralmente causada por sobrecargas.
Elevação momentânea da tensão (Swell): Aumento temporário da tensão que pode danificar equipamentos.
Interrupção total de energia elétrica: Corte completo no fornecimento, gerando impactos operacionais.
Correntes de curto circuito: Quando a corrente elétrica encontra um caminho de baixa resistência, podendo causar 
danos.
Proteção de alimentadores de cabos e linhas aéreas: Sistemas de proteção que previnem danos em linhas de 
transmissão.
Proteção de transformadores: Dispositivos que evitam sobrecargas e curtos-circuitos em transformadores.
Qualidade da energia elétrica
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Proteção de motores: Sistemas que protegem motores contra condições adversas.
Exemplo: Relés de sobrecarga que são aplicados principalmente em indústrias em motores que acionam esteiras, 
bombas e compressores, onde o risco de sobrecarga é alto. Portanto, essa proteção garante a operação segura e 
prolonga a vida útil do equipamento.
Variações de frequência: Desvios na frequência elétrica que podem afetar o funcionamento de equipamentos.
Ex: Inversores de frequência. No uso industrial são usados em processos onde a velocidade do motor precisa ser 
controlada, como em transportadores e misturadores. A variação da frequência otimiza o desempenho e economiza 
energia.
Harmônicas e consequências: Componentes de frequência múltipla que podem distorcer a forma de onda e prejudicar a 
eficiência.
O que é uma auditoria de energia? Trata-se de uma Avaliação do consumo energético de 
uma instalação, visando identificar oportunidades de eficiência.
Por onde começar? Analisar o histórico de consumo e identificar os principais equipamentos.
O que buscar? Oportunidades de redução de custos, melhorias na eficiência e avaliação de 
tarifas.
Criação da CICE/CIGE: Centros de Inteligência em Conservação de Energia, que promovem 
boas práticas e soluções energéticas.
Auditoria de energia
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2. Eficiência Energética na Indústria
A eficiência energética na indústria refere-se ao uso otimizado da energia para realizar processos produtivos, 
minimizando desperdícios e reduzindo custos.
Veremos a seguir algumas recomendações e ações para minimizar desperdícios e reduzir custos: 
Perdas nas Instalações Elétricas
Circuitos de Distribuição de Energia: Redes que transportam eletricidade desde a fonte até os equipamentos 
consumidores.
Ex: Instalações elétricasem fábricas. Melhoram o design dos circuitos para reduzir perdas por resistência e calor.
Recomendações: 
● Dimensionamento adequado de cabos: Usar cabos com bitolas corretas para minimizar perdas.
● Reduzir a distância entre a fonte e os equipamentos.
Fugas de Corrente: Corrente elétrica que se perde devido a falhas de isolamento. Ex: Equipamentos com isolamento 
danificado, como motores ou transformadores. Para evitar devem ser feitas manutenções regulares do isolamento e 
testes de resistência.
Emendas: Conexões entre cabos que podem gerar resistência adicional. Ex: Conexões mal feitas em circuitos 
industriais.
Equilíbrio de Fases: Distribuição equilibrada da carga elétrica nas fases de um sistema trifásico. Ex: Fábricas que 
utilizam motores trifásicos. Deve-se medir e redistribuir cargas para evitar sobrecargas em uma fase.
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Motores Elétricos: Equipamentos que convertem energia elétrica em energia mecânica.
Recomendações:
● Escolher motores de alta eficiência (IE3 ou IE4).
● Implementar controle de velocidade por inversores de frequência.
Transformadores:Dispositivos que elevam ou reduzem a tensão elétrica.
Recomendações:
● Escolher transformadores de eficiência elevada.
● Realizar manutenção regular para evitar perdas no núcleo.
Sistemas de Iluminação: Sistemas que fornecem iluminação artificial em ambientes industriais.
Recomendações:
● Substituir lâmpadas incandescentes por LEDs.
● Utilizar sensores de presença e controle de luminosidade.
Fornos Elétricos e Estufas
Recomendações: 
● Isolar adequadamente para reduzir perdas térmicas.
● Utilizar controle preciso de temperatura.
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Ar-Condicionado e Ventilação
Recomendações: 
● Manutenção regular dos filtros e equipamentos.
● Utilizar sistemas de controle de temperatura programáveis.
Sistema de Ar Comprimido: Sistemas que utilizam ar comprimido para 
operações industriais.
Recomendações:
● Minimizar vazamentos nas tubulações.
● Utilizar compressores eficientes e com controle de demanda.
Sistemas de Refrigeração
Sistemas de Expansão Direta: Usados em aplicações como 
refrigeração comercial.
Sistemas de Expansão Indireta: Usados em grandes instalações, 
como supermercados.
Recomendações Gerais:
● Manutenção regular e verificação de vazamentos.
● Ajuste de termostatos para evitar excessos.
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Bombeamento de Água: Sistemas que movem água em processos industriais.
Recomendações:
● Verificação: Inspecionar bombas e tubulações regularmente.
● Selecionar bombas de alta eficiência.
● Instalar variadores de frequência para controlar a velocidade.
Elevadores e Escadas Rolantes
Recomendações: Manutenção regular e utilização de tecnologias de baixo consumo.
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Fontes de energia que não se regeneram em um curto período e podem se esgotar. 
Geralmente, são associadas à emissão de gases de efeito estufa.
Combustíveis Fósseis: Recursos formados a partir de matéria orgânica ao longo de 
milhões de anos.
Ex: Petróleo, carvão e gás natural. Usados para geração de eletricidade, transporte e 
aquecimento.
Carvão: Rocha sedimentar rica em carbono, usada principalmente para gerar 
eletricidade.
Ex: Usinas termelétricas.
Impacto: Emissão de poluentes e contribuição para mudanças climáticas.
Petróleo: Líquido viscoso formado por hidrocarbonetos, fundamental para a indústria 
e transporte.
Ex: Gasolina, diesel. Usado para fazer combustíveis, plásticos e produtos químicos.
Gás Natural: Mistura de hidrocarbonetos gasosos, geralmente extraído junto com 
petróleo.
Ex: Usado em aquecedores e usinas elétricas.
Vantagem: Emissão de menos CO₂ em comparação ao carvão.
Energia Nuclear: Energia liberada através da fissão do núcleo de átomos, 
geralmente urânio.
Ex: Usinas nucleares. Vantagem: Grande quantidade de energia gerada com baixas 
emissões de gases.
3. Fontes de Energias Não-Renováveis
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Desafios enfrentados pelo Brasil, incluem dependência de fontes hídricas e a necessidade de diversificação da matriz 
energética.
Fontes de Energias Renováveis: Fontes que se regeneram naturalmente e têm menor impacto ambiental.
Energia Solar Fotovoltaica: Conversão da luz solar em eletricidade através de células fotovoltaicas.
Ex: Painéis solares em residências.
Sistemas Fotovoltaicos Ligados com a Rede Pública: Sistemas que geram energia e podem vender o excedente à 
rede elétrica.
Energia Eólica: Uso do vento para gerar eletricidade através de turbinas. 
Ex: Turbinas de eixo horizontal e vertical.
Armazenamento de Energia Eólica: Os métodos são o uso baterias e armazenamento em hidrogênio.
Energia de Biomassas: Energia gerada a partir de matéria orgânica.
Biomassa e os Impactos Ambientais: 
Impactos: Redução de resíduos, mas também emissões de CO₂.
Energia das Ondas e das Marés: Conversão da energia do movimento das ondas e marés em eletricidade.
Energia Térmica dos Oceanos: Uso da diferença de temperatura entre as águas superficiais e profundas dos oceanos 
para gerar energia.
4. Os Desafios Brasileiros na Matriz Energética
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Energia Hidrelétrica: Geração de eletricidade a partir do movimento 
da água em represas.
Energia do Hidrogênio: Uso do hidrogênio como vetor energético.
Geração de Combustível Hidrogênio (métodos): Eletrólise da água 
ou reforma de gás natural.
Energia Geotérmica: Aproveitamento do calor interno da Terra para 
geração de eletricidade e aquecimento.
Biocombustíveis: Combustíveis produzidos a partir de biomassa.
Bioetanol: Álcool produzido a partir da fermentação de açúcares.
Biodiesel: Combustível produzido a partir de óleos vegetais ou 
gorduras animais.
Processo de Produção do Biodiesel (Método): Transesterificação 
de óleos.
Vantagens e Desvantagens do Biodiesel
Vantagens: Renovável e menos poluente.
Desvantagens: Necessidade de grandes áreas de cultivo.
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Produção de energia elétrica próxima ao local de consumo, reduzindo perdas na transmissão.
Análise Econômica de Investimento: Avaliação da viabilidade econômica de projetos de energia.
Conceitos Básicos
Juros, Valor Presente e Valor Futuro: Conceitos financeiros fundamentais em investimentos.
● Juros: representam o custo do dinheiro ao longo do tempo.
● Valor Presente (VP): é o valor atual de uma quantia que será recebida ou paga no futuro, descontada a uma taxa 
de juros.
● Valor Futuro (VF): é o valor que um investimento terá em um futuro determinado, considerando os juros 
acumulados.
Fluxo de Caixa: O fluxo de caixa representa o movimento de entrada e saída de dinheiro de um projeto ao longo do 
tempo.
Critérios para Tomada de Decisão
Valor Presente Líquido (VPL): Medida da viabilidade de um investimento.
Valor Anual Líquido (VAL): Valor médio de um investimento ao longo do tempo.
Taxa Interna de Retorno (TIR): Taxa de retorno esperada de um investimento.
Tempo de Retorno de Capital (n): Período necessário para recuperar o investimento inicial.
 5. Conceito da Geração Distribuída
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6. Estudo de Viabilidade Técnica-Econômica de Projetos de Energia
O estudo de viabilidade técnica-econômica é um processo que avalia se um projeto de energia é viável em termos 
técnicos (se pode ser implementado e operado) e econômicos (se é financeiramente sustentável). 
Componentes do Estudo:
Análise Técnica:
● Recursos Disponíveis: Avaliação das fontes de energia disponíveis (solar, eólica, hídrica, etc.) e sua adequação ao 
projeto.
● Tecnologia: Estudo das tecnologias disponíveis, seus custos, eficiências e adequação ao contexto local.
● Localização: Análise do local do projeto, incluindo acessibilidade, infraestrutura e impacto ambiental.
Análise Econômica:
● Custos de Investimento: Estimativa dos custos iniciais (materiais, mão de obra, etc.) e operacionais (manutenção, 
insumos).
● Retornos Esperados: Projeção dos fluxos de caixa gerados pelo projeto, considerando economias e receitas.
● Indicadores Financeiros: Cálculo de VPL e TIR para determinar a rentabilidade do projeto.
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7. Redes Inteligentes de Energia (Smart Grid)
As redes inteligentes de energia são sistemas elétricos que utilizam 
tecnologiadigital para monitorar e gerenciar a produção, distribuição e 
consumo de eletricidade de maneira mais eficiente e confiável.
Características:
● Comunicação Bidirecional: Permite que informações fluam entre 
consumidores e fornecedores, melhorando a gestão da demanda e a 
resposta a eventos em tempo real.
● Integração de Fontes Renováveis: Facilita a conexão de fontes de 
energia renovável, como solar e eólica, na rede elétrica.
● Automação: Sistemas automáticos que ajustam a distribuição de 
energia conforme a demanda e detectam falhas rapidamente.
● Armazenamento de Energia: Integração de tecnologias de 
armazenamento (como baterias) que ajudam a equilibrar oferta e 
demanda.
Benefícios:
● Eficiência Energética: Reduz perdas de energia e melhora a 
eficiência da distribuição.
● Confiabilidade: Aumenta a resiliência da rede a falhas e interrupções.
● Sustentabilidade: Facilita a integração de energias renováveis, 
contribuindo para a redução das emissões de carbono.
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8. Conceito de Cogeração de Energia
A cogeração de energia refere-se à produção simultânea de eletricidade 
e calor a partir da mesma fonte de energia, aumentando a eficiência do 
processo energético.
Funcionamento:
● Em uma planta de cogeração, a energia térmica gerada durante a 
produção de eletricidade é utilizada para aquecimento, processos 
industriais ou aquecimento de água, em vez de ser desperdiçada.
● Os sistemas de cogeração podem usar combustíveis fósseis, 
biomassa ou até energia solar, dependendo da aplicação.
Benefícios:
● Eficiência Aumentada: A cogeração pode alcançar eficiências 
totais de 80% a 90%, comparado a 30% a 50% em sistemas 
separados.
● Redução de Custos: Menores custos de energia para as empresas 
que utilizam a cogeração, pois maximizam o uso da energia 
produzida.
● Menor Impacto Ambiental: Aumenta a eficiência energética, 
resultando em menor emissão de poluentes por unidade de energia 
produzida.
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Atividade em Dupla: "Desafio do Projeto de Energia"
Objetivo: Promover a compreensão prática dos conceitos de viabilidade técnica-econômica, redes inteligentes e cogeração de 
energia por meio de um desafio colaborativo.
Cada dupla deve escolher um tipo de projeto de energia. Exemplos incluem:
● Usina solar
● Parque eólico
● Sistema de cogeração em uma indústria
● Rede elétrica inteligente em uma cidade
As duplas devem anotar sua escolha e justificar brevemente por que escolheram esse projeto.
Análise de Viabilidade:
● As duplas devem discutir e responder às seguintes perguntas sobre seu projeto:
○ Quais são os recursos disponíveis (ex.: espaço, tecnologia)?
○ Quais são os custos estimados de investimento e operação?
○ Qual é a expectativa de retorno financeiro? (Podem usar estimativas simplificadas)
○ Quais são os benefícios ambientais e sociais do projeto?
Elas devem apresentar esses pontos em um formato de tabela ou lista.
● As duplas devem identificar como a implementação de redes inteligentes pode beneficiar o projeto escolhido. Por exemplo:
Como a comunicação bidirecional pode otimizar a operação?
Que tecnologias de armazenamento poderiam ser integradas?
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