Energia renovável

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ENERGIAS RENOVÁVEIS
Prof. Luis Eduardo A.S. Suzuki
São fontes de energia inesgotáveis ou que podem ser repostas a 
curto/médio prazo espontaneamente ou por intervenção humana. 
Ocorrem repetidamente na natureza.
ENERGIAS RENOVÁVEIS
Fonte: WWF 2012.
� Em abril de 2002 o governo federal criou, pela Lei no 10.438, o Programa de 
Incentivos às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), como objetivo 
de ampliar a inserção da fonte eólica, da biomassa e PCH (Pequenas Centrais 
Hidrelétricas) no sistema elétrico interligado, de uma forma sustentável.
Dentre outros benefícios, o Proinfa apresenta:
� a diversificação da matriz energética e a conseqüente redução da 
dependência hidrológica;
� a racionalização de oferta energética por meio da complementaridade 
sazonal entre os regimes eólico, de biomassa e hidrológico, especialmente no 
Nordeste e Sudeste;
� a possibilidade de elegibilidade para o mercado de carbono, referente ao 
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), pela Comissão Interministerial 
de Mudança Global do Clima, criada pelo Decreto Presidencial de 7 de julho de 
1999, dos projetos aprovados no âmbito do Proinfa.
� Para os próximos anos está previsto o acréscimo de 47,6 milhões de 
kW (atual: 114 milhões de kW de potência) na capacidade de geração do 
país, provenientes de 119 empreendimentos em construção e de 506 
empreendimentos já outorgados, ou seja, com autorização de 
funcionamento concedida pela Aneel.
� Dos 2.400 empreendimentos em operação, 777 utilizam fontes 
renováveis: 398 pequenas centrais hidrelétricas, 51 centrais eólicas e 328 
centrais de biomassa que utilizam bagaço de cana. 
� Outros 70 empreendimentos que utilizam fontes alternativas foram 
outorgados, sendo 18 para centrais eólicas e 52 para pequenas centrais 
hidrelétricas.
Fonte: WWF 2012
GEOTÉRMICA
� É a energia calorífera gerada no interior da Terra, em uma camada de 
rochas, que chega a atingir até 6.000°C.
� Encontrando fissuras na crosta terrestre, o magma explode em 
erupções vulcânicas, ou os gases liberados com o seu resfriamento 
aquecem águas subterrâneas que afloram na forma de gêiseres ou minas 
de água quente. 
� Em seguida, o vapor é transportado a uma central elétrica geotérmica, 
que irá girar as lâminas de uma turbina. 
� Por fim, a energia obtida através da movimentação das lâminas (energia 
mecânica) é transformada em energia elétrica através do gerador.
GEOTÉRMICA
ENERGIA DE BIOMASSA
� Biomassa é todo composto orgânico.
� Sua energia pode ser extraída a partir da queima de composto com 
elevado poder calorífico, ou da queima de gases provenientes de sua 
decomposição.
� A energia térmica gerada através da biomassa pode ser transformada 
em diversos tipo de energia, como mecânica, elétrica entre outras.
� A biomassa é utilizada em larga escala. Antes da descoberta do petróleo 
foi a forma de energia mais utilizada pelo homem.
� O Brasil utiliza largamente a biomassa na produção de energia térmica 
na indústria, tendo um grande potencial de expansão para essa fonte de 
energia através do aproveitamento dos resíduos produzidos no País (como 
lixões, dejetos animais e outras fontes), agroindústria (cana-de-açucar, 
casca de arroz, reflorestamento e aproveitamento de resíduos).
ENERGIA DE BIOMASSA
ENERGIA DE BIOMASSA
�Uma das principais vantagens da biomassa é o seu aproveitamento 
direto por meio da combustão da matéria orgânica em fornos ou caldeiras.
� A biomassa vem sendo bastante utilizada na geração de eletricidade, 
principalmente em sistemas de co-geração (produção simultânea de calor 
e eletricidade) e no suprimento de eletricidade de comunidades isoladas de 
rede elétrica.
� Segundo dados preliminares do Balanço Energético Nacional (BEN, 
2007), a participação da biomassa na matriz energética brasileira (oferta 
interna de eletricidade e combustíveis) é de 30,9%, a partir da utilização de 
lenha e carvão vegetal (12,0%), produtos da cana-de-açúcar (15,7%) e 
outros (3,2%). 
� Nas usinas termelétricas, a lixívia – resíduo resultante do processo de 
cozimento da madeira para produção de celulose, denominado processo 
sulfato ou kraft – é utilizada como combustível no processo de co-geração.
� A geração de eletricidade empregando resíduos de madeira é mais 
acentuada nas indústrias de celulose e nas integradas (fabricantes de papel e 
celulose), pois nesses grupos ocorre o processamento da madeira, que é a 
matéria-prima para produção de celulose. 
� A madeira aproveitada para a geração de energia deriva das cascas e 
aparas das árvores processadas. Nessas unidades a produção de energia 
atende de 50% a 80% da demanda interna, já as unidades que fabricam 
apenas papel geram apenas 10% da energia consumida no processo, 
comprando o restante das concessionárias.
� Algumas unidades produtoras vendem o excedente para a rede, como é o 
caso da Celulose Nipo-Brasileira S.A. (Cenibra), que desde 2001 deixou de 
comprar energia da concessionária e passou a vender cerca de 200 
MWh/dia.
Fonte: http://mundowebanimal.blogs
ENERGIA MAREMOTRIZ 
� Energia que se obtém a partir do movimento das ondas, das marés ou 
da diferença de temperatura entre os níveis da água do mar.
� Ocorre devido à força gravitacional entre a Lua, a Terra e o Sol, que 
causam as marés, ou seja, a diferença de altura média dos mares de 
acordo com a posição relativa entre estes três astros. 
� Através da sua ligação a um alternador, o sistema pode ser usado para 
a geração de eletricidade, transformando, assim, a energia das marés, em 
energia elétrica.
Central elétrica maremotriz no estuário do Rio Rance, ao noroeste da 
França.
� O Pelamis (serpente marinha) foi desenvolvido pelo Ocean Power Delivery, na 
Escócia, e é composto por uma série de segmentos cilíndricos conectados por 
juntas articuladas.
� Quando as ondas passam ao longo do comprimento do equipamento elas fazem 
com que as secções se movimentem uma em relação à outra e acionem bombas 
hidráulicas, que por sua vez bombeiam óleo que é levado até um motor hidráulico 
que aciona um gerador. 
� A energia gerada em cada junta é transmitida para a terra por um cabo 
submarino.
ENERGIA SOLAR
� A energia solar chega à Terra nas formas térmica e luminosa. 
� Sua irradiação por ano na superfície da Terra é suficiente para atender 
milhares de vezes o consumo anual de energia do mundo.
� Essa radiação, porém, não atinge de maneira uniforme toda a crosta 
terrestre. Depende da latitude, da estação do ano e de condições 
atmosféricas como nebulosidade e umidade relativa do ar.
� Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar 
manifesta-se sob a forma de luz visível de raios infravermelhos e de raios 
ultravioleta. É possível captar essa luz e transformá-la em alguma forma de 
energia utilizada pelo homem: térmica ou elétrica. São os equipamentos 
utilizados nessa captação que determinam qual será o tipo de energia a ser 
obtida.
� O sol é a maior fonte de energia existente no planeta, apesar disso as 
tecnologias existentes conseguem hoje aproveitar somente cerca de 1% 
deste potencial.
ENERGIA SOLAR
ENERGIA SOLAR
� Energia solar térmica: a forma mais comum desse aproveitamento 
utiliza coletores solares que captam a energia do sol e a transferem para 
a água, dispensando ou reduzindo a necessidade de uso de aquecedores 
e chuveiros elétricos.
� Energia solar fotovoltaica: a energia solar também pode ser coletada 
por meio de lâminas ou painéis chamados fotovoltaicos. Eles são 
recobertos com um material capaz de capturar a radiação solar e gerar 
energiaelétrica. Essa energia pode ser utilizada diretamente ou 
armazenada em baterias para uso nos horários em que não haja sol. 
ENERGIA SOLAR TÉRMICA
� A principal aplicação da energia térmica solar atualmente é no 
aquecimento de piscinas, aquecimento de água para consumo doméstico 
e aquecimento de ambientes. 
� Para essas funções, a prática geral é a utilização de coletores planos de 
energia solar com posição de operação (orientação) fixa.
� A utilização destas placas no Brasil, pais no qual o aquecimento de 
água é realizado principalmente por resistências elétricas, permite um 
importante alívio de carga, principalmente nos horários de ponta, além de 
uma economia de energia para o consumidor que permite a rápida 
amortização (pagamento) do investimento realizado na aquisição do 
aquecedor solar.
ENERGIA SOLAR TÉRMICA
� Os aquecedores solares podem ser classificados, de forma geral, em 
duas categorias que são sem concentração e com concentração. 
� No tipo sem concentração, a área do coletor (que é a área que 
intercepta a radiação solar) é igual à área de absorção (que é área que 
absorve a radiação). 
� No coletor com concentração, a área que intercepta a radiação solar é
maior, em alguns casos centenas de vezes maior que a área de absorção.
� Normalmente para aplicações como aquecimento de ambientes e 
aquecimento de água para utilização doméstica as placas planas sem 
concentração são suficientes.
ENERGIA SOLAR
� Se for utilizada uma superfície escura para a captação, a energia solar 
será transformada em calor. 
� Se utilizadas células fotovoltaicas (painéis fotovoltaicos), o resultado 
será a eletricidade.
� Os equipamentos necessários à produção do calor são chamados de 
coletores e concentradores – pois, além de coletar, às vezes é
necessário concentrar a radiação em um só ponto. Este é o princípio de 
muitos aquecedores solares de água.
� Para a produção de energia elétrica existem dois sistemas:
� HELIOTÉRMICO: a irradiação solar é convertida em calor que é
utilizado em usinas termelétricas para a produção de eletricidade.
� O processo completo compreende quatro fases: coleta da irradiação, 
conversão em calor, transporte e armazenamento e, finalmente, 
conversão em eletricidade. 
� Para o aproveitamento da energia heliotérmica é necessário um local 
com alta incidência de irradiação solar direta, o que implica em pouca 
intensidade de nuvens e baixos índices pluviométricos, como ocorre no 
semi-árido brasileiro.
� FOTOVOLTAICO: a transformação da radiação solar em eletricidade é
direta.
� Para tanto, é necessário adaptar um material semicondutor (geralmente 
o silício) para que, na medida em que é estimulado pela radiação, permita 
o fluxo eletrônico (partículas positivas e negativas). 
� Todas as células fotovoltaicas têm, pelo menos, duas camadas de 
semicondutores: uma positivamente carregada e outra negativamente 
carregada, formando uma junção eletrônica.
� Quando a luz do sol atinge o painel fotovoltaico, ela pode passar por 
ele, ser refletida ou absorvida, atingindo o semicondutor na região dessa 
junção, o campo elétrico existente permite o estabelecimento do fluxo 
eletrônico, antes bloqueado, e dá início ao fluxo de energia na forma de 
corrente contínua.
� Apenas os fótons absorvidos fornecem energia para gerar eletricidade. 
� A célula fotovoltaica é a unidade básica de um sistema fotovoltáico.
� As células individuais variam em tamanho entre 1 e 10 cm. Entretanto 
cada célula produz apenas 1 ou 2 watts, que não é potência suficiente 
para a maioria das aplicações. 
� De forma a aumentar a potência de saída, as células são eletricamente 
conectadas na forma de um módulo fotovoltáico. 
� Os módulos, por sua vez, podem ser conectados formando arranjos 
que, em função de sua configuração, permitem obtenção de diversos 
valores de tensão e potência.
ENERGIA SOLAR
� Dado que a incidência ocorre em um intervalo restrito do dia, em 
sistemas isolados torna-se necessário algum dispositivo que acumule a 
energia e a disponibilize de acordo com a demanda.
� Os padrões de consumo residencial, infelizmente, não combinam com o 
padrão de geração fotovoltaica, uma vez que o pico e a maior demanda 
ocorrem no período noturno.
� Considerando um rendimento de 15% da célula e adicionando os 
rendimentos dos processos de condicionamento da energia gerada, tem-
se um aproveitamento efetivo de cerca de 12% da energia incidente.
� Isso significa que para suprir uma demanda diária de 5 kWh deve ser 
algo em torno de 8 m2. 
ENERGIA EÓLICA
� O vento é um recurso de energia que foi muito utilizado no passado 
como força motriz para o deslocamento de embarcações e moagem.
� A partir de 1980 iniciou-se o desenvolvimento de tecnologia capaz de 
transformar a energia do vento em energia elétrica em larga escala.
� A energia eólica advém da transformação da energia do deslocamento 
do vento em energia mecânica, que por sua vez pode ser transformada em 
energia elétrica.
� Para a produção deste tipo de energia é necessário ambiente que 
apresente geografia uniforme, e ventos com velocidade e regularidade 
apropriada.
ENERGIA EÓLICA
� É a energia produzida a partir da força dos ventos. 
� Seu aproveitamento é feito por meio de conversão da energia cinética 
de translação, em energia cinética de rotação. 
� Para a produção de energia eólica, são utilizadas turbinas também 
conhecidas como aerogeradores, e para a realização de trabalhos 
mecânicos (como bombeamento de água ou a moagem do trigo), 
cataventos de diversos tipos.
� No município de Macau, no Rio Grande do Norte, está localizada a 
primeira unidade piloto, instalada em janeiro de 2004, com potência 
instalada de 1,8MW (3 aerogeradores de 600Kw cada). 
� A usina gera energia capaz de abastecer uma cidade de 10 mil 
habitantes. 
ENERGIA EÓLICA
�A evolução da tecnologia permitiu o desenvolvimento de equipamentos 
mais potentes. 
� Em 1985, por exemplo, o diâmetro das turbinas era de 20 metros, o que 
acarretava uma potência média de 50 kW (quilowatts). Hoje, esses 
diâmetros chegam a superar 100 metros, o que permite a obtenção, em 
uma única turbina, de 5 mil kW. 
� Além disso a altura das torres, inicialmente de 10 metros 
aproximadamente, hoje supera os 50 metros. Cada aerogerador pesa 75 
toneladas.
� No entanto, a densidade do ar, a intensidade, direção e velocidade do 
vento relacionam-se a aspectos geográficos naturais como relevo, 
vegetação e interações térmicas entre a superfície da terra e a atmosfera.
Nos aerogeradores, a força 
do vento é captada por 
hélices ligadas a uma turbina 
que aciona um gerador 
elétrico. 
ENERGIA EÓLICA
�Sob o ponto de vista ambiental, algumas restrições à implantação de 
usinas eólicas no Brasil devem ser assinaladas.
� Estima-se que a metade do potencial eólico da região Nordeste (75.000 
MW, ou 144,3 TWh/ano) esteja localizado em Áreas de Preservação 
Permanente (APPs) em função da existência de dunas. 
� A instalação das turbinas eólicas em torres impõe a necessidade da 
adoção de cuidados para evitar problemas decorrentes da fragilidade 
desses terrenos. 
� Outra restrição deve-se ao impacto visual decorrente da presença 
dessas turbinas em áreas consagradas ao turismo. 
� Ainda, deve-se considerar a necessidade de estudos prévios com 
respeito às rotas de migração das aves, de forma a evitar que as turbinas 
eólicas sejam obstáculos aos movimentos migratórios das mesmas.
ENERGIA HÍDRICA
� Obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial 
hidráulico de um rio. 
� Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de 
usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem 
desníveis em seu curso. 
� A construção de usinas hidrelétricas geralmente exige a formação de 
grandesreservatórios de água. Para isso, normalmente é preciso inundar 
uma vasta área de terra, o que provoca profundas alterações no 
ecossistema, já que a fauna e a flora locais são completamente 
destruídas. 
� A força da água em movimento é conhecida como energia potencial, 
essa água passa por tubulações da usina com muita força e velocidade, 
realizando a movimentação das turbinas. 
ENERGIA HÍDRICA
� Nesse processo, ocorre a transformação de energia potencial (energia 
da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). 
� As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador, que é
responsável pela transformação da energia mecânica em energia elétrica.
� Nas usinas hidrelétricas, a força da queda de um grande volume de 
água represada é utilizada para movimentar turbinas que acionam um 
gerador elétrico. 
� Outro tipo de usina hidrelétrica é a usina de fio d’água, que opera sem a 
necessidade de grandes reservatórios.
Itaipu, a maior hidrelétrica do mundo. http://www.brasilescola.com/.
Itaipu: a maior do mundo
�A usina hidrelétrica de Itaipu é a maior em operação no mundo. Trata-
se de um projeto binacional desenvolvido por Brasil e Paraguai. 
� A usina foi instalada no rio Paraná, no trecho de fronteira entre os dois 
países, 14 km ao norte da Ponte da Amizade. 
� Com 18 unidades geradoras de 700 megawatts cada, em 2000 a usina 
bateu o recorde mundial com a produção de cerca de 93,4 bilhões de 
quilowatts/hora, o suficiente para suprir 95% da demanda no Paraguai e 
24% do mercado brasileiro. 
� Em outubro de 1982, após a conclusão da barragem, formou-se o 
reservatório de Itaipu, com área de 1.350 km2. 
Fonte: Atlas de energia elétrica do Brasil.
ENERGIA HÍDRICA
�Até bem pouco tempo defendia-se que a hidreletricidade era uma forma 
de energia não poluente.
� Hoje se sabe que a decomposição da vegetação submersa dá origem a 
gases como o metano, o gás carbônico e o óxido nitroso.
� É importante ressaltar que nas emissões de CO2 (gás carbônico) e 
CH4(metano) de uma barragem existe responsabilidade natural (carga 
orgânica transportada pelos afluentes da barragem, que naturalmente se 
decompõem, emitindo CO2 e CH4) e antrópica, provenientes do esgoto 
doméstico despejado no reservatório, além das emissões decorrentes da 
biomassa inundada pela barragem da hidrelétrica.
ENERGIA HÍDRICA
�As chamadas Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH's), são uma opção 
de aproveitamento da energia hidráulica para geração de energia elétrica 
de menor impacto ambiental que as grandes centrais. 
� A desvantagem é que elas têm custos unitários de instalação e 
operação mais altos que os das grandes centrais. 
� A diminuição do impacto ambiental deste tipo de central se deve ao fato 
delas não possuírem grandes barragens e/ou reservatórios.
PCHS – PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS
� São usinas com potência instalada superior a 1 MW e igual ou inferior a 30 
MW, que atendem aos requisitos das resoluções especificadas na Aneel. 
� São empreendimentos que, em geral, procuram atender demandas próximas 
aos centros de carga, em áreas periféricas ao sistema de transmissão.
� Segundo dados da Aneel (dezembro de 2006), um total de 63 PCHs estavam 
sendo construídas, com uma potência de 1.061,49 MW.
� A maioria dos pequenos aproveitamentos hidrelétricos em operação localiza-se 
nas regiões Sul e Sudeste, nas bacias do Paraná e do Atlântico Sudeste, 
próximos dos grandes centros consumidores de energia elétrica. 
� A região Centro-Oeste, onde se encontra a maioria dos demais 
aproveitamentos, concentra o maior potencial nos novos projetos.
� Brasil possui um potencial inventariado de 9.800 MW em pequenos
aproveitamentos hidrelétricos, sendo que cerca de 1.600 MW estavam em 
operação em dezembro de 2006.