Capitulo1_parte1

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Planejamento Energético Integrado
PROF.: JANAÍNA BARBOSA ALMADA
email: janainaalmada@unilab.edu.br
Motivação
 A sociedade moderna e a energia
Crescimento econômico
Melhoria da qualidade de vida
Aumento da urbanização
 Transporte
 Saneamento
 Saúde
 Indústria
 Comércio
 Aumentar a oferta de energia no meio rural
Melhora das condições de vida
Diminui o do fluxo migratório: interiorcidade
Utilização da energia maior
Maior capacidade de 
produção
Motivação
 Planejamento tradicional  focado apenas em atender a demanda
“...a grande maioria dos países ainda realize seu planejamento fortemente focado no 
suprimento, é crescente a preocupação com o planejamento da demanda de energia.”
“a necessidade de atender à elevada demanda de países como China e Índia 
demonstraram claramente os limites do planejamento da oferta.”
 Mudanças de paradigma
Geração distribuída
Redes elétricas inteligentes
Crise do petróleo
Acidente em usinas nucleares
Aquecimento global
IDH e consumo energético
 Construir e operar equipamentos da infraestrutura urbana industrial e comercial requer energia,
especialmente eletricidade, e aumentar padrões de vida material da população resulta em
grandes demandas por novos serviços que também consomem energia.
 No entanto, à medida em que essa infraestrutura é estabelecida, o impacto do consumo
energético no IDH é menor.
 O valor do IDH (0 a 1) é uma ponderação desses indicadores:
IDH=(IDHeducação×IDHlongevidade×IDHrenda)
1/3.
IDH e consumo energético
Crise do Petróleo: 1970
 Choque de Preço do Petróleo
A energia não é um insumo barato.
É, portanto, um fator limitante do crescimento econômico.
 Impacto significativo para países em desenvolvimento. Corte de 
combustível para atividades essenciais:
 Produção de fertilizantes e defensivos agrícolas;
 Cocção
 Calefação
Crises do Petróleo
Crises ou fases de preço do petróleo depois da Segunda Guerra Mundial:
1956 (após o presidente Gamal Nasser nacionalizar o canal de Suez);
1973 (países da OPEP aumentaram o preço do petróleo em mais de 300% em protesto 
ao apoio prestado pelos Estados Unidos a Israel durante a guerra do Yom Kippur);
1979 (crise política no Irã e a consequente deposição do xá Reza Pahlevi);
1991 (guerra do Golfo);
2008 (os preços subiram mais de 100% entre janeiro e julho em virtude de movimentos 
especulativos em nível global). 
Definições
 Questão Ambiental
 Impactos ambientais podem comprometer o desenvolvimento.
 Todas as fontes de energia causam impacto ambiental.
 Acordos internacionais para a redução de gases de efeito estufa.
 Mudanças tecnológicas e instrumentos políticos.
Questão Ambiental
 Emissões e os efeitos na saúde
Questão Ambiental
 Impactos ambientais
Questão Ambiental
 Efeito estufa
Previsão da matriz energética primária mundial
Definições
 Eficiência Energética
 Redução dos impactos ambientais.
 Mais barata que a produção da energia.
 Investimentos realizados na produção de energia e na eficiência energética são 
realizados por agentes diferentes.
 Tempo de retorno do investimento é muito menor.
“Cada dólar investido em uma
usina é um dólar que não pode ser
gasto em saúde, educação,
saneamento ou agricultura.”
Definições - A dimensão humana da energia
A energia pode ser vista pela sociedade de várias formas, dependendo do nível de 
decisão, influência e necessidades inerentes aos diferentes grupos sociais.
Visão:
 uma mercadoria (commodity)  companhias energéticas e os grandes consumidores.
 uma necessidade social  bem social
 um recurso estratégico  depende da orientação política do país
 um recurso ecológico  grupos e organizações capazes de influenciar nas decisões 
político-energéticas 
Planejamento Integrado de Recurso Energéticos
 Planejamento Energético
 Importância da energia.
 Atender a carga  Garantir a oferta de energia necessária.
 Custo mínimo.
Projeção da 
Carga
Plano de 
Expansão da 
Oferta
Custo de 
Produção
Taxa de 
Retorno e 
Preço 
capital + fixo + variável
Custo das Alternativas
Planejamento Integrado de Recurso Energéticos
É o desenvolvimento combinado da oferta de eletricidade e de opções de gerenciamento 
do lado da demanda (DSM) para fornecer serviços de energia a custo mínimo, incluindo 
custos sociais e ambientais.
Projeções de 
Carga
Alternativas 
do Plano de 
Expansão
Custo de 
Produção + 
Custo Social
Taxa de 
Retorno, 
Preço e 
Incentivos
Impacto socioambientalDSM + EE
Feedback dos preços e incentivos aos consumidores
Fundamentos do Sistema Energético
 As atividades nos sistemas energéticos podem ser divididas em três 
níveis:
◦ Produção e conversão de fontes em vetores energéticos 
◦ Armazenamento e distribuição dos vetores
◦ Consumo final
Fontes de Energia, Vetores e Usos Finais
 Exemplos de componentes:
Fontes de Energia, Vetores e Usos Finais
Fonte de energia não renovável:
◦ Velocidade de reposição natural é inferior à velocidade de sua utilização pela 
humanidade.
◦ Apresenta, portanto, uma característica exaurível (finita) de utilização.
◦ São resultado de um processo que leva milhões de anos para converter luz do sol 
em hidrocarbonetos.
Fonte de energia renovável
◦ Velocidade de reposição natural é superior à velocidade de sua utilização.
◦ Característica de utilização infinita. 
Fontes de Energia, Vetores e Usos Finais
Fluxo de Energia
Durante toda essa sequência de eventos existem perdas!
Eficiência no Uso Final
 Exemplo:
Eficiência dos sistemas de conversão
 Perdas vão sempre existir.
 O planejador tem a tarefa de idealizar um sistema que procure reduzir as perdas de 
maneira economicamente atraente e ambientalmente mais segura.
 Eficiência, em geral, é dada por:
 Para máquinas térmicas, considera-se:
𝜂 =
𝐸𝑠𝑎í𝑑𝑎
𝐸𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝜂𝑇 =
𝑊
𝑄𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙
Eficiência dos sistemas de conversão
Contabilidade Energética
Balanço de Energia:
 É um sistema de contabilidade que descreve o fluxo de energia através de uma economia 
durante dado período, geralmente um ano.
 O principal objetivo de um balanço energético é prover informação para o planejamento de 
investimentos nos diferentes setores do sistema econômico.
Matriz Energética
 Representa todas as formas de energia, suas conversões, perdas e usos em um dado período, 
registradas em uma mesma unidade de medida.
Balanço Energético Nacional
O Balanço Energético Nacional – BEN é o mais tradicional documento do setor
energético brasileiro. Ele divulga, através de extensa pesquisa, toda a contabilidade
relativa à oferta e ao consumo de energia no Brasil.
O BEN é de fundamental importância para as atividades de planejamento e
acompanhamento do setor energético nacional. Ele reúne, em um único documento,
as séries históricas das diversas operações ligadas à oferta e demanda dos diferentes
energéticos, além de informações sobre reservas, capacidades instaladas e
importantes dados estaduais.
BEN 2018, Ano base 2017
Balanço energético
 Quantidade de energia primária produzida deve ser igual a quantidade consumida,
portanto, deve seguir a equação seguinte:
P é a energia total produzida;
I as importações; 
Vs a variação nos estoques; 
X as exportações; e 
Pprod são as perdas de produção primária. 
L conversão primário  secundário 
(vetores);
CFE é o consumo final energético;
CFNE é o consumo final não energético; 
Pconv perdas na conversão energética.
Metodologia do BEN
Balanço energético
Unidades e Conversão
Fluxos de energia podem ser representados por inúmeras quantidades físicas. E 
muitas vezes essas quantidades não são compatíveis.
Exemplo:
◦ Gasolina e etanol – medidos em litros
◦ Consumo de eletricidade – medido em kWh
Unidades utilizadas: calorias (cal), joules (J), toneladas equivalentes de petróleo (TEP) 
ou toneladas equivalentes de carvão (TEC) ou terawatt-hora (TWh).
Unidades e Conversão
O podercalorífico de um combustível é medido por meio de um 
calorímetro:
Sendo considerado poder calorífico superior (PCS), quando se inclui a 
quantidade de calor liberada pela condensação do vapor d'água formado 
durante a combustão;
Sendo considerado poder calorífico inferior (PCI), quando esse 
componente é excluído. 
Brasil utiliza esse valor no BEN
Unidades e Conversão
Para expressar o conteúdo térmico de um combustível, estabelece-se 
uma unidade de medida, por exemplo TEP (ton. equiv. de petróleo).
1,0TEP = 7,2BEP = 41,87GJ 
Exercício 1
- Certo processo industrial requer o uso de 1 tonelada de vapor. O 
gerador de vapor opera com eficiência de 80% usando óleo combustível 
a uma taxa de 65 kg/h e que o combustível custa 81,50 U$/BEP. Calcule 
a energia necessária e o custo para gerar a mesma quantidade de vapor 
para as diferentes possibilidades de combustível e de tecnologia a 
seguir:
• óleo diesel, gerador de vapor com 85% de eficiência (190,60 U$/BEP).
• gás natural, gerador de vapor com 90% de eficiência (74,20 U$/BEP);
• lenha, gerador de vapor com 35% de eficiência (10,80 U$/BEP);
• carvão, gerador de vapor com 55% de eficiência (47,60 U$/BEP).
- Calcule os fatores de emissão de gás carbono e dos cinco sistemas.
Dados – Exercício 1
Combustível
Poder calorífico superior
GJ/ton
Fator de emissão 
(kg CO2/kg)
Óleo Diesel 45.46 3.11997
Óleo combustível 43.24 3.09436
Gás natural 38.73 2.01703
Carvão 28.46 3.01621
Lenha 10.56 1.44741
Bibliografia
JANNUZZI, G.M.; WISHER, J.N.P. Planejamento Integrado de Recursos Energéticos. 
1.ed. Editora Autores Associados, 1997.
Empresa Pesquisa Energética. Balanço Energético Nacional 2016 – Ano base: 2015.
MOREIRA, E.M. Gerenciamento pelo Lado da Demanda: Uma Contribuição para o
Desenvolvimento Sustentável.