GESTÃO AMBIENTAL E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL AULA 2

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PROF. REGINALDO MILANI 2014
GESTÃO AMBIENTAL E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
AULA 2
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ENERGIA ELÉTRICA
DEFINIÇÃO: Energia elétrica é uma forma de energia baseada na geração de diferenças de potencial elétrico entre dois pontos, que permitem estabelecer uma corrente elétrica entre ambos.
Mediante a transformação adequada é possível obter que tal energia mostre-se em outras formas finais de uso direto, em forma de luz, movimento ou calor, segundo os elementos da conservação da energia.
É uma das formas de energia que a humanidade mais utiliza na atualidade, graças a sua facilidade de transporte, baixo índice de perda energética durante conversões.
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ENERGIA ELÉTRICA
A geração de energia elétrica se leva a cabo mediante diferentes tecnologias. As principais aproveitam um movimento rotatório para gerar corrente alternada em um alternador. O movimento rotatório pode provir de uma fonte de energia mecânica direta, como a corrente de uma queda d'água ou o vento, ou de um ciclo termodinâmico.
A geração de energia elétrica é uma atividade humana básica já que está diretamente relacionada com os requerimentos primários da humanidade. Todas as formas de utilização das fontes de energia, tanto as convencionais como as denominadas alternativas ou não convencionais, agridem em maior ou menor medida o nosso meio ambiente.
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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
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TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
TRANSPORTE: É o segmento responsável pela condução da energia elétrica desde as unidades de geração até os grandes centros de consumo. A atividade também pode ser dividida em operação e expansão. Exemplos: cabos e outros condutores que formam as linhas de transmissão.
A rede de distribuição de energia elétrica é um segmento do sistema elétrico, composto pelas redes elétricas primárias ( redes de distribuição de média tensão), e redes secundárias ( redes de distribuição de baixa tensão) , cuja construção, manutenção e operação é responsabilidade das companhias distribuidoras de eletricidade.
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TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Nas redes de distribuição primárias, estão instalados os transformadores de distribuição, fixados em postes, cuja função é rebaixar o nível de tensão primário para o nível de tensão secundário (por exemplo, para rebaixar de 13,8 KV para 220 volts). 
As redes de distribuição secundárias são circuitos elétricos trifásicos a quatro fios ( três fases e neutro) normalmente operam nas tensões (fase-fase/fase-neutro) 230/115 volts, 220/127 volts, 380/220 volts. Nestas redes estão ligados os consumidores, que são residências, padarias, lojas, etc, e também as luminárias da iluminação pública.
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ESTAÇÃO REBAIXADORA DE TENSÃO 
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LINHA DE TRANSMISSÃO
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ENERGIA HIDROELÉTRICA
Uma usina hidrelétrica  ou central hidroelétrica  é um complexo de projetos de engenharias: civil ,elétrica, mecânica, hidráulica, estrutural, geotécnica, hídrica, de computação, de controle, de automação, ambiental, florestal, de solos, de fundações, de materiais, etc.
 Um conjunto de obras e de equipamentos, que tem por finalidade produzir energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio.
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ENERGIA HIDROELÉTRICA
As centrais hidrelétricas geram, como todo empreendimento energético, alguns tipos de impactos ambientais como o alagamento das áreas vizinhas, aumento no nível dos rios, prejudicando pontualmente a fauna e a flora da área inundada para a formação do reservatório.
 Toda via, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras como a energia nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a do petróleo ou a do carvão, por exemplo. 
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ENERGIA HIDROELÉTRICA
A energia hidráulica é convertida em energia mecânica por meio de uma turbina hidráulica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição.
A viabilidade técnica de cada caso deve ser analisada individualmente por especialistas em engenharia ambiental e especialista em engenharia hidráulica, que geralmente para seus estudos e projetos utilizam modelos matemático, modelos físicos e modelos geográficos.
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USINA HIDROELÉTRICA DE TUCURUI -PA
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USINA HIDROELÉTRICA DE TUCURUI -PA
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ENERGIA SOLAR
Energia solar é um termo que se refere ao uso da luz e do calor do Sol através de diferentes tecnologias em constante evolução, como o aquecimento solar, a energia solar fotovoltaica .
No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m² de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é refletido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta. As plantas utilizam diretamente essa energia no processo de fotossíntese.
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ENERGIA SOLAR
A energia solar é uma boa opção na busca por alternativas menos agressivas ao meio ambiente, pois consiste numa fonte energética renovável e limpa (não emite poluente).
Para obter energia elétrica a partir do sol, em grande escala, é necessária a construção de usinas em áreas de grande insolação, pois a energia solar atinge a Terra de forma tão difusa que requer captação em grandes áreas. Nesses locais são espalhadas centenas de coletores solares. A energia solar é, normalmente, utilizada em locais mais isolados, secos e ensolarados.
 Em Israel, aproximadamente 70% das residências possuem coletores solares, outros países com destaque na utilização da energia solar são os Estados Unidos, Alemanha, Japão e Indonésia.
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ENERGIA SOLAR
Apesar de todos os aspectos positivos da energia solar (abundante, renovável, limpa, etc.), ela é pouco utilizada, pois os custos financeiros para a obtenção de energia são muito elevados, não sendo viável economicamente. 
Necessita de pesquisas e maior desenvolvimento tecnológico para aumentar sua eficiência e baratear seus custos de instalação.
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USINA DE ENERGIA SOLAR
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PARQUE DE ESPELHOS FOTOVOLTÁICOS
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ENERGIA SOLAR - VANTAGENS
A energia solar não polui durante sua produção. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente.
As centrais necessitam de manutenção mínima.
Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável.
A radiação solar, produto da energia solar, é gratuita e abundante.
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ENERGIA SOLAR - VANTAGENS
A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão.
Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão.
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ENERGIA SOLAR - DESVANTAGENS
Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia.
Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia.
Requer um sistema de armazenamento eficiente ou e sistemas de segurança de modo que tenha um fornecimento constante
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ENERGIA SOLAR - DESVANTAGENS
As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo,
aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja).
À semelhança de outros países do mundo, em Portugal desde Abril de 2008 um particular pode produzir e vender energia elétrica à rede elétrica nacional, desde que produzida a partir de fontes renováveis. Um sistema de microprodução ocupa cerca de 30 metros quadrados e permite ao particular receber perto de 4 mil euros/ano.
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RESIDENCIA COM CELULAS IMPLANTADAS NA COBERTURA
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ENERGIA NUCLEAR
Energia nuclear é a energia liberada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos.
 Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia.
A tecnologia nuclear tem como uma das finalidades gerar eletricidade. Aproveitando-se do calor emitido na reação, para aquecer a água até se tornar vapor, assim movimentando um turbogerador.
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ENERGIA NUCLEAR
 A reação nuclear pode acontecer controladamente em um reator de usina nuclear ou descontroladamente em uma bomba atômica.
Ernest Rutherford, o descobridor do núcleo atômico, estava fazendo pesquisas sobre a configuração do átomo em livros de uma biblioteca, e descobriu, através do uso dos raios catódicos, que estes poderiam ser modificados através de bombardeamento com partículas rápidas. 
Com a descoberta do nêutron ficou claro que deveriam existir muitas possibilidades dessas modificações
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ENERGIA NUCLEAR
A primeira reação em cadeia foi realizada em dezembro de 1942 em um reator de grafite de nome Chicago Pile 1 (CP-1), no contexto do projeto Manhattan com a finalidade de construir a primeira bomba atômica, sob a supervisão de Enrico Fermi na Universidade de Chicago.
A energia elétrica gerada por uma fonte nuclear é obtida a partir do calor da reação do urânio. A queima do combustível produz calor que ferve a água de uma caldeira transformando-a em vapor.
O vapor movimenta uma turbina que dá partida a um gerador que produz a eletricidade. 
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ESQUEMA DE UMA USINA NUCLEAR
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MÉTODO PARA OBTENÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA POR FONTE NUCLEAR
Um átomo é composto por um núcleo e pelos elétrons que ocupam a região ao redor do núcleo, que são muito leves e têm carga elétrica negativa.
Dentro do núcleo, há dois tipos de partículas, os prótons e os nêutrons.
 O número de prótons é sempre igual ao número dos elétrons, num átomo eletricamente neutro, mas sua carga é positiva. Os nêutrons variam em número sendo mais numerosos quanto mais pesado for o átomo, e são eletricamente neutros.
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MÉTODO PARA OBTENÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA POR FONTE NUCLEAR
No urânio presente na natureza são encontrados átomos, que têm em seu núcleo 92prótons e 143 nêutrons (cuja soma é 235), átomos com 92 prótons e 142 nêutrons (234) e outros ainda, com 92 prótons e 146 nêutrons (238). 
O choque de um nêutron livre com o Urânio 235 causa a divisão do núcleo desse isótopo em duas partes, e ocasiona uma liberação relativamente alta de energia. Dá-se a esse fenômeno o nome de fissão nuclear.
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ENERGIA NUCLEAR NO BRASIL – DADOS DE CONSUMO
A energia elétrica é fator essencial para assegurar o crescimento econômico do país e a qualidade de vida da sua população, porém, os recursos hídricos disponíveis nas proximidades dos principais centros consumidores estão se esgotando.
No quadro geral de geração de energia no Brasil, entre todas as formas comercialmente viáveis, o percentual de participação por fonte nuclear e de outras fontes é de baixo aproveitamento com relação ao urânio e seus derivados, apenas 1,40%.
O Brasil possui a sexta maior reserva mundial de urânio o que nos garante independência no suprimento de combustível nuclear.
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VANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR
A principal vantagem da energia nuclear é a não utilização de combustíveis fósseis.
Em comparação com a geração hidrelétrica, a geração a partir da energia nuclear apresenta a vantagem de não necessitar o alagamento de grandes áreas para a formação dos lagos de reservatórios, evitando assim a perda de áreas de reservas naturais ou de terras agriculturáveis, bem como a remoção de comunidades inteiras das áreas que são alagadas.
 A energia nuclear em relação à geração hidrelétrica é o fato de que a energia nuclear é imune à alterações climáticas futuras que porventura possam trazer alterações no regime de chuvas  
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DESVANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR
O rejeito radioativo de usinas nucleares é normalmente baixo, mas representa um problema pois os elementos contidos no combustível queimado, principalmente os produtos de fissão, demoram um tempo muito longo para decairem em outros elementos e apresentam alta radioatividade.
 Portanto é necessário que eles fiquem confinados em um depósito próprio onde não possa haver nem interferência humana externa nem interferência ambiental (já que a interferência ambiental pode causar vazamentos e deslocamento dos elementos).
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DESVANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR
Em um ano, um reator nuclear de 1200 MW (como p. ex. o de Angra 2) produz 265kg desse material, que tem uma meia-vida de 24.000 anos, e há material de sobra para se produzirem danos consideráveis às populações humanas e meio ambiente em geral.
A falha de resfriamento pode ser causado por erros humanos, impacto de catástrofes naturais ou ataques terroristas. Foram falhas de funcionários no caso do acidente da usinaThree Mile Island perto de Harrisburg, Pennsylvania, E.U.A que levou a destruição completa do reator e o vazamento de substâncias radioativas com mais de 1,6 · 1015 Bq no dia 28 de março de 1979 (nível 5 na escala INES).
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USINATHREE MILE ISLAND- HARRISBURG, PENNSYLVANIA, E.U.A 
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USINA NUCLEAR DE ANGRA DOS REIS
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USINA NUCLEAR DE ANGRA DOS REIS
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VAPORES NÃO RADIOATIVOS LANÇADOS NA ATMOSFERA. 
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ENERGIA EÓLICA
Energia eólica – é a transformação da energia do vento em energia útil, tal como na utilização de aero geradores para produzir eletricidade, moinhos de vento para produzir energia mecânica ou velas para impulsionar barcos.
A energia eólica, enquanto alternativa aos combustíveis fósseis, é renovável, está permanentemente disponível, pode ser produzida em qualquer região, é limpa, não produz gases de efeito de estufa durante a produção e requer menos terreno.
O impacto ambiental é geralmente menos problemático do que o de outras fontes de energia.
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ENERGIA EÓLICA - HISTÓRICO
Em julho de 1887, James Blyth, um engenheiro escocês, construiu uma turbina com pás de tecido no jardim e aproveitou a eletricidade produzida para carregar acumuladores que usava para iluminar a sua casa. A sua experiência daria origem em 1891 a uma patente.
No inverno de 1888, o inventor norte-americano Charles Francis Brush produziu eletricidade através de um gerador alimentado a energia eólica, que fornecia eletricidade à sua residência e laboratório.
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 ENERGIA EÓLICA - HISTÓRICO
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PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aero geradores - grandes turbinas colocadas em lugares com muito vento.
Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. 
Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aero geradores, necessários para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão.
É possível ainda a utilização de aero geradores de baixa tensão quando se trata de requisitos limitados de energia elétrica.
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PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A energia eólica pode ser considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota, limpa, amplamente distribuída globalmente
e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito estufa.
Em países com uma malha hidrográfica pequena, a energia eólica passa a ter um papel fundamental já nos dias atuais, como talvez a única energia limpa e eficaz nesses locais.
 Além da questão ambiental, as turbinas eólicas possuem a vantagem de poderem ser utilizadas tanto em conexão com redes elétricas como em lugares isolados, não sendo necessário a implementação de linhas de transmissão para alimentar certas regiões (que possuam aero geradores).
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TECNOLOGIAS DE INSTALAÇÃO
A tecnologia de instalação da geração eólica pode ser onshore (em terra)
A tecnologia de instalação da geração eólica pode ser ofshore (marítima)
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VANTAGENS DA ENERGIA EÓLICA
 É uma fonte renovável, não emite gases de efeito estufa, gases poluentes e nem gera resíduos na sua operação, o que a torna uma fonte de energia de baixíssimo impacto ambiental.
Os parques eólicos (ou fazendas eólicas) são compatíveis com os outros usos do terreno como a agricultura ou pecuária, já que os atuais aero geradores têm dezenas de metros de altura.
O grande potencial eólico no mundo aliado com a possibilidade de gerar energia em larga escala torna esta fonte a grande alternativa para diversificar a matriz energética do planeta e reduzir a dependência ao petróleo.
Em 2011 na União europeia ela já representava 6,3% da matriz energética, e no mundo mais de 3,0% de toda a energia elétrica.
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DESVANTAGENS DA ENERGIA EÓLICA
É necessário estudos de mapeamento, medição e previsão dos ventos, caso contrário corre-se o risco de ser uma fonte de energia não confiável.
Não há muitos dados sobre o regime de ventos no Brasil, e eles costumam serem aproveitáveis somente durante parte do ano.
Além disso, os parques eólicos produzem poluição sonora e visual.
Também podem interferir na rota migratória de pássaros, e os aero geradores interferem na paisagem do local.
 A maior desvantagem é a não regularidade da geração (ou intermitência da geração), pois a geração depende do vento que não são sempre constantes, e nem sempre há vento quando a eletricidade é necessária. 
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ENERGIA EÓLICA NO BRASIL
A energia eólica no Brasil tinha a capacidade instalada de geração de um pouco mais de 25 MW em 2005, e passou para 2.500 MW, ao final de 2012.
A expectativa é que no final de 2013 chegue a 6.000 MW, e entre para o ranking dos 10 maiores países em produção de energia eólica.
Para comparação tinha capacidade de 1.000 MW em agosto de 2011, suficiente para abastecer uma cidade de cerca de 400 mil residências. Os 36 parques eólicos e fazendas eólicas do país, em 2009, estavam localizadas no Nordeste (5 estados), Sul (3 estados) e Sudeste (1 estado). 
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PARQUES EÓLICOS DO BRASIL
 
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POTENCIAL DE ENERGIA EÓLICA NO BRASIL
O potencial da energia eólica no Brasil é mais intenso de junho a dezembro, coincidindo com os meses de menor intensidade de chuvas.
 Isso coloca o vento como uma potencial fonte suplementar de energia gerada por hidrelétricas.
Em 2009, 10 projetos estavam em construção, com uma capacidade de 256 MW, e em 2010, 45 iniciaram sua construção para gerar 2.139 MW, em vários estados.
 Ao focalizar internamente na geração de energia eólica, o Brasil é parte de um movimento internacional para tornar a energia eólica uma fonte primária de energia. 
 Na verdade, a energia eólica tem tido a maior taxa de expansão de todas as fontes renováveis de energia disponíveis, com um crescimento médio de 27% por ano desde 1990, segundo o Global Wind Energy Council (GWEC).
Até 2014 deve ser atingido uma capacidade instalada de 7.000 megawatts (MW)
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CUSTOS DA ENERGIA EÓLICA
O custo de produção de energia continua a representar um desafio significativo para o crescimento da energia eólica.
O preço por megawatt-hora (MWh) de energia eólica estabelecido no Brasil para o fornecimento de energia de reserva era de R$ 189, enquanto o teto definido na licitação para as usinas do Complexo Hidrelétrico do Rio Madeira foi de R$ 91 (UHE Jirau), em 2008, e R$ 122 (UHE Santo Antonio) em 2007.
Estes preços de hidroeletricidade foram marcados por até 35% em leilões de 2008 e 2007; o fornecimento de energia foi negociado a R$ 71,4/MWh no caso de Jirau, e R$ 78,9/MWh para a usina de Santo Antônio.
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CUSTOS DA ENERGIA EÓLICA
Já no leilão da Aneel, realizado em 27 de agosto de 2010, o preço da energia de origem eólica ficou em R$ 130,8/MWh, tendo sido inferior ao da de biomassa e de pequenas centrais hidrelétricas (PCHs).
No leilão de agosto de 2011, o preço da energia eólica atingiu um novo patamar, ainda mais baixo, R$99,58/MWh, ficando atá mais barato que a energia de termoelétricas a gás natural.
Neste leilão foi vendido mais de 1.900MW, valor maior que o total de energia eólica instalado no país em 2011, assim, a produção de energia eólica no país vai mais que dobrar até 2014, ano de conclusão dos projetos vendidos no leilão.
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