1.3 Energia Renovável

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Potencial Brasileiro de Energia Elétrica-2006
HIDRELÉTRICO: 		 = 	261 GW
(113 GW na Amazônia)
Operação/Construção		 27%
Medido				 37%
Avaliado				 36%
EÓLICO:			=	142 GW
UTE CARVÃO		 	=	100 GW
Mercado E Elétrica em 2004	=	 91 MW
Mercado E Elétrica em 2008		104 MW
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FLUXO de POTÊNCIA, PASSADO e FUTURO:
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GERAÇÃO DISTRIBUÍDA:
Geração Distribuída é a operação de unidades de geração de energia elétrica, próximo ao centro de carga e, em paralelo com os sistemas de distribuição.
“A melhor maneira de prever o futuro é inventá-lo.”
TCC I - 11/2006: Cicéli Martins Luiz
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 FONTES ALTERNATIVAS:
-PCHs (ANEEL-1998); 
1 < P < 30MW, área <3,0 km2 (cheia de 100 anos);
-Eólicas;
-Biomassa;
-Solar Térmica e Foto-Voltáica;
-Biodigestores;
-Célula de Combustível;
-etc.
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PROINFA-Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica
Lei 10438, abril de 2002;
Compromisso de aquisição da Eletrobrás: 3,3 GW (PCHs, Eólicas e Biomassa-cana de açucar);
Em 10 anos: 10% da Potência Instalada no país;
Dificuldades: regulamentação sobre comercialização e financiamento, regras de conservação ambiental.
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 CLASSIFICAÇÃO DAS PCHS: 
Pico Hidrogeradores, até 200 Watts: alternativa aos painéis fotovoltaicos (metade do preço).
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PCH a fio d´água:
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PCH com Reservatório de Acumulação:
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PCH: Com GERADOR DE INDUÇÃO
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PCHS, OPERAÇÃO, LICITAÇÃO, S/ LICITAÇÃO:
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Energia Alternativa: Biomassa, biodigestores, Energia Solar, Célula de Combustível, Eólicas:
BIOMASSA;
Resíduos rurais, urbanos, industriais;
Tratamento do Biogás;
Biodigestores, exemplo;
Solar: coletores e concentradores, células Photovoltaicas-PV;
Célula de Combustível;
Fonte Alternativa a Diesel;
Eólicas.
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Biomassa:-todo recurso renovável advindo da matéria orgânica (animal ou vegetal) a ser utilizado na produção de energia; 
-Energia solar  Fotossíntese  Processos Biológicos;
-Fotossíntese: 220 x 10 (elevado a nove) ton/ano de biomassa = 10 x energia total consumida no mundo/ano;
-Aproveitamento por combustão em fornos, caldeiras, etc., em co-geração para demandas isoladas de E.Elétrica:
-Lenha: Fonte energética da humanidade (para cocção). Baixo custo ? Desmatamento das florestas nativas: degradação, alteração do clima, desertos;
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Biomassa (cont.)
-Carvão Vegetal: em fornos especiais (alvenaria). Desmatamento de florestas e cerrados em MG, Bahia, Nordeste, etc...;
-Óleos Vegetais: buriti, babaçu, mamona, algodão, coco, milho, soja, urucum, etc., complementação do óleo diesel (Biodiesel);
-Cana de açucar: 1533-SP, 1535-Recife. Brasil: 2 º país do mundo em canaviais. 350 indústrias de açucar/álcool, 1milhão de empregos: garapa, cachaça, rapadura, álcool combustível (carros flex) e para cozinha, etc... 
	Bagaço (30% da cana moída) : aproveitamento para produção da Energia Elétrica, por turbinas a vapor. Potencial atual de 4000 MW. Etanol: uso com as Células Combustíveis ?.
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BIOMASSA (CONT.)
Resíduos Rurais: agrícolas, pecuários (estercos bovinos, suínos, caprinos)  Produção do Biogás, nos: Biodigestores: China-8.000.000 ; florestais (20% da massa das árvores); fermentação da biomassa. 
Sobra?  Biofertilizantes;
Resíduos Urbanos: 240 000 ton de lixo / dia  Lixões ?  Gás Metano ; 0,035 MW/ ton de lixo, com a incineração e redução do lixo a ser aterrado;
Resíduos Industriais: carvão vegetal, madeiras, serragem, palha de arroz, café, trigo, milho (sabugo e palha), amendoim... 
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Usinas de Biomassa em Operação: RGS
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UTE-Biomassa em Operação
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BIODIGESTOR:
 -O biodigestor é o equipamento de biodigestão, aeróbica ou anaeróbica. Digestão aeróbica: na presença de oxigênio; a anaeróbica na sua ausência;
 -Várias fases: reações anzimáticas, ação do oxigênio e bactérias, ataque bacteriano, ácida mista, anaeróbica neutra, oxigenação ou aeração. Nela, há a degradação da matéria orgânica. Com a degradação, tem-se o tratamento dos resíduos oriundos dos dejetos animais, transformando-os em Biofertilizantes. Subproduto: Biogás, no qual o gás metano é o principal componente, (o processo pode-se realizar, a partir de qualquer matéria orgânica.
 
-Diminuição das emissões dos resíduos no meio ambiente. BIOGÁS  combustível para a geração de E. Elétrica. 
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BIODIGESTÃO:
-A biodigestão é o processo no qual, a partir da matéria orgânica,  dióxido de carbono, CO2, e metano, CH4, etc;
-Matérias orgânicas, utilizadas na digestão anaeróbica: dejetos de animais, agrícolas e urbanos;
 Processo de digestão:
-Compostos insolúveis, em solúveis;
-Compostos solúveis, em ácidos orgânicos, ácido acético;
-Formação do metano através das bactérias metanogênicas, utilizando o ácido acético e o CO2.
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BIODIGESTOR, CHINA:
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BIODIGESTOR: matéria orgânica dos suínos: 
Levantamento do numero de suínos;
Matéria orgânica gerada por cada animal;
Caráter físico-químicas da matéria orgânica;
Quantidade de gás gerado, Biogás; 
Motor a Combustão Interna; 
Gerador de energia elétrica; 
Energia gerada usada na própria fazenda;
Desenvolvimento auto sustentado.
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Exemplo: Produção de esterco de Suínos:
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MATÉRIA ORGÂNICA GERADA:
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DEMANDA DIÁRIA DA FAZENDA, em kWh = 68,86 kWh; mensal = 2056,80 kWh
Gráfico7
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		6.43
		6.43
		9.78
		9.78
		8.29
		8.29
		0.84
		0.84
		0.84
		0.84
		0.84
		0.84
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
a
Horas do Dia
KW
Demanda Diária
tabela
				Motor 01		Motor 02		Motor 03		Lampadas
		Cv		7.5		2		10
demanda
		a
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		6.43
		6.43
		9.78
		9.78
		8.29
		8.29
		0.84
		0.84
		0.84
		0.84
		0.84
		0.84
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
		1.28
demanda
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
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		0
		0
a
Horas do Dia
Kva
Demanda Diária
iluminação
		a
		1.42
		1.42
		1.42
		1.42
		1.42
		1.42
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		0.93
		1.42
		1.42
		1.42
		1.42
		1.42
iluminação
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
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		0
		0
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		0
		0
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		0
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		0
		0
a
Horas do Dia
Kva
Iluminação
motor 1
		
				b
				0
				0
				0
				0
				0
				0
				6.83
				6.83
				0
				0
				0
				0
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				0
				0
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				0
motor 1
		0
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		0
		0
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		0
b
Horas do Dia
Kva
Funcionamento Bomba de Água
motor 2
		a
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		1.82
		1.82
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
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		0
motor 2
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a
Horas do Dia
Kva
Funcionamento Misturador
motor 3
		a
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		9.11
		9.11
		9.11
		9.11
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
motor 3
		0
		0
		0
		0
		0
0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
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		0
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		0
		0
		0
		0
		0
		0
		0
a
Horas do Dia
Kva
Funcionamento Triturador
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Grupo Motor-Gerador, de combustão interna: 0,4 a 0,5 m3 de Biogás/HP/hora.
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PRODUÇÃO DE GÁS DE ATERRO:
Processos físicos, químicos e microbiológicos no material refugado;
Drenagem dos gases nos e queima em usinas geradoras; quando a e. elétrica não é produzida  queima do gás;
Queima
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EXEMPLOS do uso de ATERROS SANITÁRIOS:
Madri: energia elétrica para 50.000 habitantes;
Maior usina de gás (metano) de aterro sanitário: 22 MW, Aterro Sanitário Bandeirantes-SP pela Biogás; 7000 ton. de lixo/dia (50% da cidade). Projeto do Unibanco (economia de 15% das despesas com energia elétrica-Cogeração). Investimento de R$ 60 milhões, operacional em 04 meses (01 hidroelétrica, 05 anos).
Aterro de Adrianópolis-RJ: ?
Potencial brasileiro: 344 MW (em 91 cidades);
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Aterro de Belo Horizonte:
-1975: -145 hectares, BR-040, característica de aterro molhado; 2006 - capacidade esgotada;
Lixo comercial, 7,30 %; Doméstico e degradável, 47,26%; Inerte, 45,44%; Total de 120.000 ton./mês; +- 1400.000 ton/ano; moderadamente degradável; 
Composição química dos gases do aterro: Metano, 57,7%, CO2, 40%, O2, 0,4%, H2,0,1%, Nitrogênio, 1,79%; Sulfeto de Enxofre, 0,01%;
2006- 2.500.000 m3/ano de metano, 2025-1.000.000 m3/ano;
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Energia Solar:
Coletores e Concentradores Solares: aquecimento de flúidos;
Coletores: aquecimento da água p/residências e comércio: hotéis, restaurantes, clubes, hospitais, edifícios e condomínios, residências de baixa renda, p/higiene pessoal e lavagem de utensílios e ambientes.
	03 a 04 pessoas = 4 m2 de coletores. B. H.= 950 edifícios com coletores; 	Porto Seguro = 130 Hotéis e pousadas.
Concentradores: para secagem de grãos e em instalações maiores  vapor  turbina a vapor  produção de E. Elétrica; 90 a 280 US $ / MWh
Células Fotovoltaicas-PV: efeito da radiação solar sobre elementos ou Células Semicondutoras: diferença de potencial entre os elementos da célula. 200 a 300 US $ / MWh e 5000 US $ / MW instalado.
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Coletor solar em uma casa: sistema solar passivo
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Coletores solares: etiquetagem-INMETRO, Green Solar-PUC Minas, 135 coletores etiquetados.
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Conservação da energia: chuveiros elétricos x coletores solares:
- Baixo custo para o usuário final (US$ 15,00, para -chuveiros de 4000 Watts), o uso do chuveiro elétrico = elevado investimento para as concessionárias, atingido valores da US$ 900,00 para cada chuveiro instalado, em investimentos na geração;
-A privatização do setor elétrico leva à busca de eficiência e, a preocupação com aspectos ambientais cria oportunidades para o aquecimento solar, por programas de GLD- Gerenciamento pelo Lado da Demanda e de conservação de energia. 
-O potencial brasileiro de conservação de energia no aquecimento de água é significativo, pela aplicação em larga escala dos aquecedores solares como uma saída viável e competitiva. 
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Solar Térmica: instalação independente
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PV, Instalação Rural-Europa
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Solar Two (UTE-solar), 500 MW-2009, 850 MW-2012, deserto do Mojave, California, USA, 1998
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Células PV no Espaço:
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Sistemas, PV ligado à Rede Elétrica+Solar Térmico:
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PV, ligada à rede:
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PV: Custo de implantação, US $/Watt e do kWh, cents de US $/kWh, Sacramento Municipal Utility System
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CÉLULA DE COMBUSTÍVEL-C.C.:
-Conversão da Energia Química em E.Elétrica, em c.c., pelo Hidrogênio (combustível) e Oxigênio (oxidante);
-1839, uso: >1959; NASA:>1960 (Apollo e Gemini);
-Utilização: industrial, comercial, residencial, transportes (automóveis, aviões, tratores, ônibus, telefonia celular, etc.); 
-30% do peso, volume e tamanho das baterias para telefones e computadores portáteis;
Produção de E.Elétrica com < poluição e > eficiência;
Pilhas de combustível: células em série: mW a MW;
Desafio: produção de hidrogênio gasoso, sem poluição.
TCC 2 II 2005 - Adriano José de Oliveira Prof. J. Celso B. de Andrade
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ENTRADA DO HIDROGÊNIO E SAÍDA DA ÁGUA: o H2 pressurizado é bombeado para o anodo e atravessa o catalizador.
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CÉLULA DE COMBUSTÍVEL-C.C.:
Desvantagens das Células de Combustível: custo inicial elevado, sem infraestrutura e suporte, tecnologia não popularizada.
ETANOL?: (pesquisa), obtenção do hidrogênio diretamente na célula. 
INVERSOR PARA LIGAR À REDE: c.c.  c.a (60 Hz)
 Sincronização com a rede;
 V regulada de saída, ex. 480V (+ -2%), trifásica;
 f regulada de saída (+ - 0,5%);
 cos ajustável, entre 0,8 e 1,0, com Pmáx de saída;
 Proteção contra falhas no sistema;
 V ripple, realimentada para a C.Combustível?;
 Mitigação harmônica, atendendo requisitos da QEE;
 Alta eficiência e confiabilidade, operação estável.
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FONTES RENOVÁVEIS e Não RENOVÁVEIS:
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SISTEMA HÍBRIDO: SOLAR PV+ EÓLICA+PCH:
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Geração Eólica:
Energia eólica: desde a antiguidade, para barcos a vela e moagem de grãos, (ela é a energia cinética contida nas massas de ar em movimento):
Cataventos: para o bombeamento de água, sobretudo p/ a agricultura;
Turbinas Eólicas ou Aerogeradores: para produção de energia elétrica: se a velocidade do vento disponível for de, no mínimo 7 a 8 m/s, a 50m de altura.;
Viabilidade:	50 US $/MWh e 
			  1200 US $/kW (instalado)
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Energia Eólica: antiguidade
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Vestígios de moinhos de vento:
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Declínio dos moinhos de vento:
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Eólica, de três pás:
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WindFarm, Turbinas de Eixo Horizontal: 
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Turbinas Eólicas no Mundo:
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 Onshore		 	Offshore
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WINDFARM , USA, GE, OFFSHORE:
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SITUAÇÃO DA ENERGIA EÓLICA:
Para a Europa e, para o resto do mundo, a energia eólica está se desenvolvendo rapidamente. 
	
P instalado:		 1992		2,5 GW
			 	 2002	 40,0 GW
				 2010	 60,0 GW (meta)					 2020	 180,0 GW
	Média de 30% ao ano. 
	5,5% do mercado em 2010 e, 12% em 2020: (suprindo195 milhões de pessoas).
Economia, até 2020  350 bilhões de Euros
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EÓLICAS: CRESCIMENTO NAS DIMENSÕES:
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Diâmetro x Potência/unidade
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CUSTOS AMBIENTAIS:
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EÓLICAS: (cont.)
NO MUNDO: 53000 TWh 
BRASIL:		 MW MW
F. Noronha 1-PE 0,075 Paracuru-CE 30,000 (constr.)
F. Noronha 2-PE 0,225 Camaçari-CE 30,000 (constr.)
M.do Camelinho-MG 1,000 Osório-RGS 150,000 (constr.)
Palmas-PR 2,500
Taíba-CE 5,000
Prainha-CE 10,000 www.eolica.com.br; www.aneel.com.br; www.energiaalternativa.com.br 
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PRIMEIRA USINA EÓLICA DE FERNANDO DE NORONHA: 75 kW
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2 ª TURBINA EÓLICA DE FERNANDO DE NORONHA: 225 kW
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POTÊNCIA INSTALADA, 2004:
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NOVOS GERADORES PM (ÍMÃS PERMANENTES):
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CONSERVAÇÃO DA ENERGIA: BENEFÍCIOS
-Economia de energia,,conscientização contra o desperdício;
-Redução dos investimentos na expansão do SE;
-Garantia de atendimento ao mercado de E.elétrica
-Redução de custos (concessionárias, consumidores, país)
-Aumento da produtividade e competitividade
-Melhoria da eficiência dos processos e equipamentos
-Minimização do impacto ambiental
 
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POTENCIAL DE CONSERVAÇÃO : 
“Toda energia que pode ser utilizada racionalmente através da eliminação das fontes de desperdício”. (Associação Brasileira da Indústria de Iliminação-ABILUX/1992).
Consciência Conservativa: começa na elaboração do projeto civil e de arquitetura (exemplo: utilização da iluminação e ventilação
naturais sem perda do conforto para o usuário); 
Objetivo = Economia de Energia. 		Além disso: Gerenciamento do uso da energia elétrica.
ENERGIA:
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DIFICULDADES PARA CONSERVAR ENERGIA:
-Baixo grau de consciência = desperdício;
-Alto preço inicial das tecnologias eficientes;
-Baixo nível de conhecimento e informação dos consumidores;
-Dificuldade de recursos e poucas empresas de serviços de energia;
-Gerenciamento/Burocratização.