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UNIVERSIDADE DO SAGRADO CORAÇÃO IVAN ENGLER DE ALMEIDA NETO ENERGIAS RENOVÁVEIS: UM ESTUDO COMPARATIVO DAS PERSPECTIVAS DO BRASIL EM RELAÇÃO À PAÍSES REFERÊNCIA NO SETOR BAURU 2018 IVAN ENGLER DE ALMEIDA NETO ENERGIAS RENOVÁVEIS: UM ESTUDO COMPARATIVO DAS PERSPECTIVAS DO BRASIL EM RELAÇÃO À PAÍSES REFERÊNCIA NO SETOR Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro de Ciências Exatas da Universidade do Sagrado Coração, como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil, sob orientação do Prof. Me. Alexander da Silva Maranho. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) de acordo com ISBD Almeida Neto, Ivan Engler de A447e Energias renováveis: um estudo comparativo das perspectivas do Brasil em relação à países referência no setor / Ivan Engler de Almeida Neto. -- 2018. 64f. : il. Orientador: Prof. M.e Alexander da Silva Maranho. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade do Sagrado Coração - Bauru - SP 1. Energia renovável. 2. Leis de incentivo. 3. Brasil. 4. Alemanha. 5. China. I. Maranho, Alexander da Silva. II. Título. Elaborado por Laudeceia Almeida de Melo Machado - CRB-8/8214 IVAN ENGLER DE ALMEIDA NETO ENERGIAS RENOVÁVEIS: UM ESTUDO COMPARATIVO DAS PERSPECTIVAS DO BRASIL EM RELAÇÃO À PAÍSES REFERÊNCIA NO SETOR Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro de Ciências Exatas da Universidade do Sagrado Coração como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil sob orientação do Prof. Me. Alexander da Silva Maranho. Bauru, 11 de novembro de 2018. Banca examinadora: ___________________________________________________ Prof. Me. Alexander da Silva Maranho Universidade do Sagrado Coração ___________________________________________________ Prof. Dr. Danilo Sinkiti Gastaldello Universidade do Sagrado Coração ___________________________________________________ Prof. Dr. Gill Bukvic Universidade do Sagrado Coração Dedico este trabalho aos meus pais, pela educação e possibilidade de estudo, também, por todo suporte durante a vida. AGRADECIMENTOS Agradeço à minha mãe, Ercília, que sempre esteve ao meu lado durante todos estes anos. Ao meu pai, Ivan, que batalhou por anos para proporcionar a melhor educação para os seus filhos. À minha namorada, Fernanda, por todo apoio e incentivo. Obrigado à minha irmã, Mariana, por todo auxílio durante este trabalho. Também sou grato à toda minha família, amigos e professores e todos aqueles que me ajudaram durante a execução do trabalho. Obrigado por fazerem parte da minha vida. “Suba o primeiro degrau com fé. Não é necessário que você veja toda a escada. Apenas dê o primeiro passo.” Martin Luther King RESUMO Com a crescente preocupação a cerca do termo Desenvolvimento Sustentável, surge a necessidade de uma renovação na matriz energética mundial, a fim de torná-la sustentável e diminuir os impactos negativos gerados pela produção de energia. Para que as fontes renováveis assumem uma posição expressiva na matriz mundial, é necessário o incentivo por meio de leis governamentais, tornando-as competitivas no mercado energético. O presente trabalho apresenta um comparativo entre os quatro países líderes em capacidade instalada de produção de energia renovável, com enfoque nas leis de incentivo adotadas para o desenvolvimento do setor em seus países, com uma projeção realizada a longo prazo. Em seguida, comparando-as com o cenário brasileiro, concluindo com as ações que o país pode tomar para melhorar o desenvolvimento das fontes renováveis não hídricas. Palavras-chave: Energia renovável. Leis de incentivo. Brasil. Alemanha. China. Estados Unidos. ABSTRACT With the growing concern about the term Sustainable Development, comes up the necessity of a renovation on the global energy matrix, in order to make it sustainable and reduce negative impacts created by the production of energy. So that renewable sources can assume an expressive position on the global matrix, it’s necessary the incentive trough government laws, making them competitive in the energy market. The present paper brings a comparison between the four leading countries in installed capacity for renewable energy production, focusing on the incentive laws adopted to ensure the development of the sector in their countries. Then, comparing then with the Brazilian scenario, concluding with the actions that the country can take to improve the development of non-hydro renewable sources. Keywords: Renewable energy. Incentive laws. Brazil. Germany. China. United States. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Hidrelétrica de Ribeirão do Inferno ....................................................... 22 Figura 2 – Matriz elétrica brasileira em 2018 .......................................................... 23 Figura 3 – Países líderes em capacidade instalada de produção de energia renovável em 2017 ................................................................................................... 25 Figura 4 – Mapa do SIN brasileiro .......................................................................... 26 Figura 5 – Capacidade instalada de geração elétrica no Brasil em 2018 ................. 30 Figura 6 – Distribuição global do recurso eólico ..................................................... 32 Figura 7 – Potencial eólico brasileiro por região ..................................................... 34 Figura 8 – Radiação solar incidente no Brasil, média anual .................................... 37 Figura 9 – Ranking mundial de cerificados LEED fora dos Estados Unidos .......... 40 Figura 10 – Residência abastecida por sistema de microgeração fotovoltaico........ 42 Figura 11 – Esquema simplificado de um sistema fotovoltaico integrado à rede ... 42 Figura 12 – Matriz elétrica alemã em 2018..............................................................46 Figura 13 – Produção de energia bruta por fonte na Alemanha, de 1990 até 2017..48 Figura 14 – Matriz elétrica norte americana em 2018..............................................49 Figura 15 – Geração de energia elétrica nos Estados Unidos por fonte, de 1950 até 2017..........................................................................................................................51Figura 16 – Matriz elétrica chinesa em 2017...........................................................52 Figura 17 – Geração de energia elétrica bruta anual por fonte na China, de 1990 até 2017..........................................................................................................................53 Figura 18 – Geração de energia elétrica bruta por fonte no Brasil, desde 1990 até 2017..........................................................................................................................55 Figura 19 – Porcentagem de energia renovável não hídrica na produção elétrica anual..........................................................................................................................57 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Comparativo das principais fontes elétricas em 2018 ............................ 56 Tabela 2 – Comparativo das matrizes elétricas em 2030.........................................58 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABEEólica Associação Brasileira de Energia Eólica ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica BIG Banco de Informações de Geração CBCS Conselho Brasileiro de Construção Sustentável CEW Clean Energy Wire CIB Conselho Internacional da Construção CPIDL China Power International Development Limited EEG Erneuerbare-Energien-Gesetz EIA U.S. Energy Information Administration EPE Empresa de Pesquisa Energética FIT Feed-in Tariff GW Gigawatt IEA International Energy Agency IRENA International Renewable Energy Agency ITC Investment Tax Credit Km Quilômetro kW Quilowatt MAB Movimento dos Atingidos por Barragens MW Megawatt MME Ministério de Minas e Energia NMT Net Metering Tariff PCH Pequena Central Hidrelétrica PNPB Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel PROINFA Programa de Incentivo às Fontes Alternativas PTC Renewable Electricity Production Tax Credit REA Renewable Energy Association REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century RFA Renewable Fuels Association SIN Sistema Interligado Nacional TAESA Transmissora Aliança de Energia Elétrica S.A. UNDP United Nations Development Programme USGBC U.S. Green Building Council WEC World Energy Council WWEA World Wind Energy Association SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................... .17 2 OBJETIVOS ................................................................................................... .19 2.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................... .19 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... .19 3 JUSTIFICATIVA ........................................................................................... .20 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................... .21 4.1 DEFINIÇÃO.......................................................................................................21 4.2 MATRILZ ELÉTRICA......................................................................................22 4.3 GERAÇÃO ELÉTRICA.....................................................................................25 4.4 CENTRAIS ELÉTRICAS..................................................................................27 4.5 CONTRUÇÃO VERDE E SUSTENTABILIDADE..........................................39 4.6 SISTEMAS FOTOVOLTÁICOS INTEGRADOS À REDE ELÉTRICA.........40 5 METODOLOGIA ........................................................................................... .45 5.1 ALEMANHA......................................................................................................46 5.2 ESTADOS UNIDOS...........................................................................................48 5.3 CHINA................................................................................................................51 5.4 BRASIL..............................................................................................................53 6 RESULTADOS.................................................................................................56 7 CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................60 REFERÊNCIAS................................................................................................61 17 1 INTRODUÇÃO É de conhecimento geral que, com o passar dos anos e o desenvolvimento da humanidade, a demanda de energia elétrica se torna cada vez maior, seja para uso doméstico, produção industrial ou para o desenvolvimento e crescimento tecnológico de cidades, estados e países. Porém, os danos que esse aumento constante na demanda elétrica causa ao meio ambiente e aos seus dependentes, não são tão conhecidos assim. O ritmo atual de consumo de energia acarreta a uma agressão imensurável à natureza, a fim de explorá-la e conseguir matéria prima para a geração de energia elétrica. A curto prazo, os únicos que sentem os danos causados ao meio ambiente, são as comunidades que dependem dos seus recursos, ribeirinhos e indígenas. Porém, dados mostram que o abuso sofrido pelo planeta nos reserva um futuro de escassez. A temperatura média do planeta já subiu 6 graus no século 20 e as projeções indicam que subirá entre 1,4 grau e 5,8 graus até o ano de 2100, se nada for feito para deter o processo (LIMA, 2009). Com o reflexo negativo dessa exploração ao meio ambiente, tornou-se necessária a busca por fontes energéticas “limpas”, que causem um menor impacto socioambiental, para que a busca pela evolução do ser humano, não acabe sendo a sua própria destruição. Após o choque do petróleo ocorrido na década de 70, o Brasil passou a se concentrar no desenvolvimento de fontes alternativas de energia, principalmente o etanol, devido ao alto índice de produção nacional. E, nos dias de hoje, ocupa o terceiro lugar no ranking mundial de produção de energia renovável, com cerca de 77% da sua matriz elétrica proveniente dessas fontes (Aneel, 2017). De acordo com dados publicados em 2017 pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), órgão ligado ao Ministério de Minas e Energia, as fontes eólica e solar foram as que mais cresceram no Brasil no ano passado, sendo respectivamente, 28,1% e 4.470%. O grande salto dado pela energia solar se deve à dois principais fatores, a potência instalada no começo do ano era de apenas 21 MW e, a inauguração de dois empreendimentos, a usina de Nova Olinda (PI) e a usina de Ituverava (BA), que juntas, somam para o potencial energético do país 546 MW. Mas esse aumento no potencial solar instalado não se deve apenas aos grandes empreendimentos, a energia solar também se popularizou no uso doméstico, sendo uma opção para a redução da conta de energia. 18 Nestetrabalho, serão analisadas as políticas de incentivo adotadas pelos países líderes no ranking de energia renovável mundial para a contínua expansão das fontes alternativas em suas matrizes energéticas e, compará-las com as leis vigentes no Brasil. 19 2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL O trabalho tem como objetivo geral realizar um levantamento das fontes renováveis em países líderes no setor, comparando-os com o cenário atual do Brasil, fazendo um cenário futuro às políticas de desenvolvimento. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Teorizar as principais fontes de energia renovável do Brasil, EUA, Alemanha e China; • Apontar sobre as produções energéticas dos países citados acima; • Quantificar o potencial de energia renovável gerado pelos países nos últimos anos; • Analisar as políticas de desenvolvimento na área entre os países e compará-los ao Brasil; • Mostrar tendências das fontes renováveis nos países analisados; • Comparar situações reais e futuras dos países estudados. 20 3 JUSTIFICATIVA Com a crescente preocupação com o Desenvolvimento Sustentável, a produção de energia elétrica proveniente de fontes renováveis vem crescendo em nível mundial, inclusive no Brasil. O que impulsionou a realização deste trabalho foi o fato de o Brasil ser uma potência mundial em energia limpa e, o que o país pode adotar como exemplo de países que estão a frente na área, a fim de concretizar seu potencial. 21 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4.1 DEFINIÇÃO A definição técnica de energia, de acordo com Araújo e Nonenmacher (2009), é a capacidade de realizar trabalho ou de transferir calor. O primeiro contato do homem com qualquer tipo de energia, foi em sua forma endossomática, que, segundo Hémery, Debeir e Deléage (1993), é a energia estritamente necessária à subsistência dos seres vivos, ou seja, é aquela que chega através de cadeia ecológicas. A fonte primária da energia dessas cadeias é o sol, ao iluminar, aquecer, transferir energia para as águas, formando nuvens e chuvas, e fornecer energia aos vegetais, através da fotossíntese. (FARIAS; SELLITTO, 2011). O primeiro domínio do homem sobre a energia, foi com a intenção de suprir suas necessidades básicas na época, aquecimento, iluminação e proteção, com isso, o fogo foi domesticado. Esse evento não foi apenas um marco para evolução da raça humana, mas também, para a evolução da produção de energia (MUSITANO, 2010). Após passar a Idade Antiga e a Idade Média dependendo da força física, tanto humana, quanto animal para os meios de produção. Somente na Idade Moderna, mais precisamente, em 1712, o inglês Thomas Newcomen usou a energia do vapor para criar a primeira maquina que não dependesse de força animal. Sua máquina bombeava a água de minas de carvão. Futuramente sendo aperfeiçoada pelo jovem talentoso James Watt, onde, o movimento alternado e linear do êmbolo foi substituído por movimentos giratórios, criando uma fonte universal de energia que passou a acionar navios, locomotivas, serrarias, cerâmicas, drenagens e outros tipos de atividades (FARIAS; SELLITTO, 2011), dando origem a Revolução Industrial. A energia, na sua forma elétrica, que conhecemos e utilizamos hoje, começou a ser produzida em 1882, quando Thomas Edison, construiu as primeiras usinas geradoras em corrente contínua, com a intenção de alimentar sistemas de iluminação. Somente em 1886, o modelo de corrente alternada desenvolvido por Nikola Tesla foi reproduzido em larga escala por George Westinghouse, provando ser melhor e mais consistente do que o modelo anteriormente proposto por Thomas Edison, proporcionando a transmissão a grandes distâncias e o uso doméstico da energia elétrica (WALTER, 2010). 22 4.2 MATRIZ ELÉTRICA No Brasil, a história da produção de energia elétrica data de 1883, onde hoje atualmente é a cidade de Diamantina – MG, localizada no Ribeirão do Inferno foi construída a primeira usina hidrelétrica do país e da América Latina. Construída utilizando o método fio d’água, ou seja, não possuía uma barragem para acumulo de água, transformava a energia cinética acumulada durante os 5 metros de queda natural, em energia elétrica que era usada para movimentar bombas d’água para desmonte das formações nas minas de diamante (FONSECA, 2013). A Figura 1 mostra uma foto da usina já desativada. Além de representar a primeira iniciativa brasileira na área de geração de energia, quando esta ainda engatinhava em todo o mundo, a pequena Ribeirão do Inferno detinha outro grande feito para a época: possuía a maior linha de transmissão do mundo, com 2 km de extensão (MOREIRA, 2012). Figura 1 –Hidrelétrica de Ribeirão do Inferno. Fonte: RevistaOE (2012). Seguindo o legado de Ribeirão do Inferno, Minas Gerais teve outros investimentos na área de hidrelétricas, gerando grande influência na mudança do cenário econômico do país. Alguns exemplos são a Usina Hidrelétrica da Companhia Fiação e Tecidos São Silvestre, construída em 1885, na cidade de Viçosa e, da Hidrelétrica Ribeirão dos Macacos, inaugurada em 1887. E, em 1889, ano da Proclamação da República, na cidade de Juiz de Fora, entra em funcionamento a Hidrelétrica de Marmelos, considerada a primeira usina de “grande porte” da América do Sul. O projeto da usina foi feito pela firma americana Max Nothman & Co., e os equipamentos necessários para seu funcionamento importados da Westinghouse (ARCURI, 2005). Marmelos era abastecida por uma barragem de 51 metros de largura e 2,4 metros de altura, que capitava água de um canal construído no banco sudoeste do rio. No 23 início, a usina utilizava apena dois geradores de 125 kW cada, gerando energia para cerca de 180 lâmpadas incandescentes, porém, com o passar do tempo, um terceiro gerador foi instalado à usina, que passou a fornecer energia à mais de 700 lâmpadas e, contribuir em projetos públicos e industriais (ARCURI, 2005). Possuindo o terceiro maior potencial hidráulico do mundo, o Brasil soube seguir a sua história e aproveitá-lo. Segundo dados do Governo brasileiro, a energia hidrelétrica representa hoje, cerca de 65% da matriz elétrica do país, proveniente de 140 usinas em operação, dentre elas, a maior usina hidrelétrica do mundo. Proveniente de um acordo binacional com o Paraguai, a usina de Itaipu tem hoje, potência instalada de 14 mil MW, com 20 unidades geradoras (BRASIL, 2010). Capaz de suprir 80% da demanda energética do Paraguai e 20% do Brasil. A Figura 2 confirma a predominância da energia hidrelétrica na matriz elétrica do país. Figura 2 – Matriz elétrica brasileira em 2018. Fonte: Aneel (2017). Segundo dados do Banco de Informações de Geração (BIG) da Aneel, em maio de 2018, o Brasil contava com 6.842 empreendimentos geradores de energia em operação, totalizando um valor de 166.995.595 kW de capacidade de geração. Considerando os 192 24 empreendimentos que estão em construção e outros 392 que ainda não iniciaram suas obras, que juntos adicionarão 17.310.768 kW à capacidade de potência de geração nacional. Dos empreendimentos já instalados, 220 são usinas hidrelétricas, produzindo 101.897.047 kW de potência e, 3.009 usinas termelétricas, produzindo, por sua vez, 43.213.115 kW, ambas representam um total de 86,28% de todo o potencial energético produzido atualmente no país. Os 13% restantes estão distribuídos entre centrais geradoras eólicas (8,09%), pequenas centrais hidrelétricas (3,16%), usinas termonucleares (1,25%), centrais geradoras hidrelétricas (0,41%) e centrais geradoras fotovoltaicas (0,81%). Não se pode negligenciar o fato de que a construção de um empreendimento elétricoresulta em alguns impactos ambientais e também sociais e, em um país em que sua principal fonte energética é a hídrica, possuindo aproximadamente duas mil barragens construídas e, segundo o Plano 2015, prevê a construção de mais 494 grandes barragens, não se pode ignorar os danos que já foram causados e que ainda serão causados. Segundo dados publicados pelo Movimento dos Atingidos por Barragens (MAB), um milhão de pessoas foram expulsas de suas terras devido a construção de barragens no Brasil, correspondendo a trezentas mil famílias e, mais de 34 mil km² de terra fértil foram inundados pelos reservatórios, o que corresponde a 3,4 milhões de hectares. Com a crescente exploração dos recursos naturais, a fim de uma produção energética cada vez maior, capaz de suprir a atual necessidade humana e de seu desenvolvimento, surgiu a necessidade de criação de fontes energéticas “limpas”, hoje conhecidas como energias sustentáveis. Nome derivado do termo Desenvolvimento Sustentável, que surgiu a partir do conceito de ecodesenvolvimento, proposto durante a Primeira Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento, em Estocolmo, na Suécia, em 1972. Segundo a Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento da Organização das Nações Unidas, desenvolvimento sustentável é aquele capaz de suprir as necessidades dos seres humanos na atualidade, sem comprometer a capacidade do planeta para atender as futuras gerações. Ou seja, uma maneira de continuar o desenvolvimento humano, sem esgotar os recursos naturais para as próximas gerações. O aumento da participação de fontes de energia renovável na matriz energética brasileira e mundial mostra-se imprescindível para a promoção do desenvolvimento sustentável. Além disso, a disponibilidade restrita dos tradicionais combustíveis fósseis faz do desenvolvimento e aplicação de tecnologias que permitam o uso de fontes renováveis em grande escala um dos grandes desafios 25 deste século, como previsto pelo Protocolo de Kyoto em 1997. (MAUAD; FERREIRA; TRINDADE, 2017, p.44). Atualmente, as energias renováveis utilizadas em nível mundial são: Energia Oceânica, Energia Geotérmica, Energia da Biomassa, Energia Hídrica, Energia Eólica e Energia Solar. Porém, no Brasil, os métodos que são utilizados em escala de produção e distribuição nacional são apenas as Energias Hídrica, de Biomassa, Eólica e Solar. Representando juntos, mais de 80% da produção atual de energia no país. Valores que, como mostra a Figura 3, colocam o Brasil em terceiro lugar no ranking mundial de produção de energia renovável, atrás apenas da China e do Estados Unidos, com uma capacidade instalada de 128,29 GW. Figura 3 – Países líderes em capacidade instalada de produção de energia renovável em 2017. Fonte: IRENA (2018). 4.3 GERAÇÃO ELÉTRICA Atualmente, o Brasil é o terceiro país no mundo em nível de produção de energia hidrelétrica, isso se deve a sua grande reserva de hidroenergia, graças à imensa quantidade de rios que é banhado. Devido a esse motivo, é o recurso mais utilizado para a geração de eletricidade, representando 63,8%, sendo o potencial hidrelétrico brasileiro estimado pela Aneel em 261.400 MW, o que equivale a aproximadamente nove milhões de barris de petróleo por dia. Porém, devido a menor fonte hídrica com o passar dos anos e, com 26 o investimento em outras fontes energéticas, ocorreu um recuo da participação de energia hidrelétrica na matriz energética brasileira, de 84,5% em 2012, para 65,2% em 2014 e 54,5% em 2016, voltando a crescer somente em 2018, com 63,8% (BRASIL, 2018). Como mostra a Figura 4, as usinas brasileiras compõem um sistema interligado, chamado de SIN (Sistema Interligado Nacional) que, segundo a TAESA (2017) é um sistema de geração e transmissão de energia elétrica, com tamanho e proporções que permitem considerá-lo único em nível regional e mundial, predominada por hidrelétricas, engloba as cinco regiões do Brasil. Apresentando maior potencial na bacia do rio Paraná, onde é localizada a Usina de Itaipu, segunda maior produtora mundial de energia elétrica. Figura 4 – Mapa do SIN brasileiro. Fonte: TAESA (2017). 27 4.4 CENTRAIS ELÉTRICAS Apesar de ser considerada uma fonte de energia limpa, renovável e não emissora de gases estufa, segundo MAUAD et al. (2017), a energia hidrelétrica não está isenta de causar impactos no meio em que é construída, portanto, não podendo ser considerada uma fonte completamente limpa. Para a construção dos reservatórios das grandes hidrelétricas, é necessário que uma extensa área seja inundada. Gerando assim, diversos impactos físico-químicos e biológicos ocasionados por essa grande intervenção no meio ambiente. Os principais impactos físico-químicos que podem ser identificados são a diminuição da correnteza do rio e alteração da dinâmica do ambiente aquático (SOUSA, 2000). Essa alteração faz com que o fluxo de sedimentos seja alterado, favorecendo sua deposição no ambiente lótico. Além disso, a temperatura do rio também sofre mudanças, estratificando a represa entre o fundo do lago, onde a temperatura é mais baixa, e sua superfície, onde a temperatura é mais alta. Essa estratificação é responsável ainda por outros impactos físicos, pois reduz a mistura da água do ambiente represado, criando condições anóxicas, favorecendo sua eutrofização, e facilitando a ocorrência de reações químicas, que resultam em compostos nocivos. (MAUAD; FERREIRA; TRINDADE, 2017, p.177). Além dos impactos físico-químicos causados, existem os impactos biológicos, destacando-se a perda da grande biodiversidade que acaba sendo afogada com o enchimento do reservatório e, a criação de uma barreira física, estabelecida pela construção da barragem, impedindo espécies aquáticas e terrestres de transitarem livremente. Além do que, a construção de novas usinas leva ao retalhamento de unidades de conservação, o que, para LUCAS (2011), aumenta sua fragmentação, constituindo uma das maiores causas de perda de biodiversidade de uma área, também, comprometendo a disponibilidade e qualidade dos recursos naturais disponíveis à população de uma região. Somado aos diversos impactos já citados, a construção de um reservatório causa danos também na população local e em suas comunidades dependentes, inundando elementos importantes de seu patrimônio natural, cultural e social. Com a implantação das hidrelétricas, um grande número de famílias perdem suas terras e residências, como já foi citado aqui anteriormente, dados da MAB estimam que no Brasil, mais de um milhão de pessoas já foram expulsas de suas terras devido a construção de barragens. Nesse contexto, quando uma população é forçada a sair de um determinado local, ela sofre mudanças bruscas na sua maneira de trabalhar a terra e nas suas relações de vizinhança ao abandonar um local que fazia parte de sua identidade histórica e cultural. Além disso, muitas delas deixam de ser reassentadas, e quando 28 indenizadas, em geral não conseguem comprar novas terras, devido ao diminuto valor recebido. (MENDES, 2005). Além de todos os impactos já citados durante a construção da usina e do seu reservatório, que englobam as vias de acesso e as linhas de transmissão, também é relevante citar os danos causados durante a operação da usina, como a formação de gás metano devido à decomposição da matéria orgânica alagada e, o assoreamento gradativo dos reservatórios. Muitas vezes, durante a limpeza da área que será alagada pelo reservatório, nem toda matéria orgânica, neste caso, principalmente a vegetação, é retirada de forma correta e, sua decomposição submersa acaba gerando uma grande quantidade de gás metano, que segundo Etminan et al. (2016), representa 30% da contribuição de todos os fatores atmosféricos para o aquecimento global. Além de que, a ocupaçãopopulacional às margens do lago formado pelo reservatório e, o aumento da sedimentação devido a transformação de um ambiente lótico, ou seja, com água corrente, em um ambiente lêntico de águas paradas, resultam no assoreamento do reservatório e, em consequência, a diminuição da capacidade de geração da usina. Também, não podendo deixar de lado, os riscos de rompimento ou extravasamento de uma barragem, que só aumentam como passar dos anos e o seu envelhecimento. A segunda maior fonte energética do Brasil é proveniente das termelétricas, segundo dados da Aneel, a fonte é responsável por 26,06% da matriz energética do país. Atualmente, o país conta com 3.010 Usinas Termelétricas, com potência outorgada de 43.214.307 kW. Somando com as 26 usinas em construção e mais 114 que estão para iniciar, essa potência passará a ser de 48.979.436 kW. Mais de 66% das termelétricas brasileiras tem como fonte energética os combustíveis de origem fóssil, sendo eles, por ordem de uso, petróleo, gás natural, carvão mineral e outras fontes, gerando 28.617.625 kW. O Restante das usinas (aproximadamente 33%), tem como combustível fontes orgânicas, chamadas de Biomassa. As principais fontes, também por ordem de uso, são: agroindustriais, floresta, resíduos sólidos urbanos, resíduos animais e biocombustíveis líquidos, gerando 14.670.163. O que torna a Biomassa a segunda maior fonte de energia renovável do Brasil. A obtenção de energia através de biomassa pode ser explicada de forma simplificada como a conversão de uma matéria-prima orgânica, como a cana-de- açúcar ou madeira, em um produto intermediário que, por sua vez, pode ser transformado em energia mecânica através de uma máquina específica. (MAUAD; FERREIRA; TRINDADE, 2017, p.285). 29 Segundo o World Energy Council (WEC), “bioenergia”, ou seja, energia proveniente de biomassa, pode ser gerada por qualquer material de origem biológica e, que não faz parte de formações geológicas, não estando fossilizado. Em nível mundial, a biomassa é considerada uma das fontes de energia com maior potencial de crescimento no futuro, na frente mesmo de seus antecessores, os combustíveis fósseis (ANEEL, 2008), isso se deve ao fato de que é possível aproveitar diversos tipos de fontes orgânicas como matéria prima para fins energéticos, permitindo também, até a utilização de rejeitos como matéria-prima. Porém, historicamente, a biomassa não aparece de forma muito expressiva. Devido ao fato de o seu maior uso em âmbito mundial, se dar na forma de calefação de residências em áreas rurais de países ainda em desenvolvimento social e econômico, tendo como principal fonte a madeira (lenha). Isso se deve ao fato, principalmente, à difícil contabilização de sua produção e consumo, já que pequenas propriedades rurais que usam lenha como fonte de calor, na maioria das vezes, não são contabilizadas devido ao seu isolamento e dispersão dos grandes centros. No Brasil, o uso de biomassa como fonte de geração de energia, apresenta um grande potencial de crescimento, assim mostram os dados publicados pelo Ministério de Minas e Energia (MME) em 2014, em seu Plano Decenal de Expansão de Energia 2023. Segundo o Plano, até 2023, o potencial técnico de produção de energia elétrica proveniente da biomassa apenas da cana-de-açúcar, ofertaria cerca de 7,7 GW para o Sistema Interligado Nacional, principalmente ao considerar o crescente potencial de produção sucroalcooleira dos estados de SP, PR, MG, MS e GO. Em 2018, as fontes térmicas representam pouco mais de 26% da capacidade instalada de geração de energia no Brasil, sendo a biomassa responsável por 32% desta parcela. Todos esses valores podem ser analisados abaixo, nos gráficos da Figura 5. 30 Figura 5 – Capacidade instalada de geração elétrica no Brasil em 2018. Fonte: Aneel (2018). De acordo com Goldemberg e Lucon (2007, apud MAUAD; FERREIRA; TRINDADE, 2017, p. 287), a aplicação das tecnologias de energia proveniente da biomassa e, o desenvolvimento de grandes indústrias, como a do etanol, proveniente da cana-de-açúcar e a de carvão vegetal, originário das plantações de eucalipto, constituem uma característica única do Brasil, já que as condições atuais do país reúnem fatores favoráveis a essa aplicação e seu desenvolvimento, como grande disponibilidade de recursos, incentivos públicos e, uma experiência histórica positiva no uso desse tipo de energia para aplicações industriais e sociais. Além do grande potencial apresentado pelo Brasil para o uso de biomassa na geração de energia, o país também é destaque na produção de etanol. De acordo com a Renewable Fuels Association (RFA), órgão responsável pelo monitoramento mundial da produção do biocombustível, em seu relatório publicado em 2018, o Brasil ocupa a segunda posição de maior produtor de etanol no mundo e, considerando que o produto nacional, por ser produzido a partir da cana-de-açúcar, apresenta potencial energético igual e custos muito menores do que o etanol produzido em países mais desenvolvido, como por exemplo os Estados Unidos, que é o líder mundial na produção do biocombustível. Como apontam os dados apresentados pela Companhia Nacional de Abastecimento, em 2017, o Brasil produziu 633,26 milhões de toneladas de cana-de-açúcar, no contexto de maior produtor no mundo, a utilização de bagaço, principal biomassa residual do processamento industrial, vem se mostrando cada vez mais como uma alternativa para o mercado da produção elétrica, com isso, aumentando ainda mais a receita da indústria 31 sucroalcooleira. Sabendo desse potencial e, querendo explorá-lo e expandi-lo, o Governo Federal tem adotado uma série de incentivos, como por exemplo, leilões de energia focados apenas nas fontes renováveis e, programas que estimulam a produção sucroalcooleira no país, como por exemplo o PNPB (Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel), implementado em 2004 (BRASIL, 2017). Segundo a Aneel (2008), o aproveitamento da biomassa é considerado uma das fontes energéticas com maior potencial de crescimento mundial no futuro, não somente por ser uma fonte renovável, mas principalmente, por na maioria das vezes, aproveitar materiais que seriam descartados como resíduo. São inúmeras as formas de reaproveitamento da biomassa, gerando diversas pesquisas acerca desta fonte, por exemplo, da cana-de-açúcar, pode ser gerado o etanol, um ótimo substituto aos combustíveis fósseis e, gerar energia através dos seus resíduos, bagaço e as cascas. Apesar das diversas rotas tecnológicas para a geração de energia através da biomassa, não se pode esquecer, que todas as fontes possuem como base a transformação da biomassa em um produto intermediário por meio de processos tanto bioquímicos, quanto termoquímicos e físico-químicos. Esse produto final que será usado para a geração de energia, um exemplo são os briquetes e péletes. As principais vantagens da utilização da biomassa como fonte de energia se consistem da característica renovável deste insumo; a redução de impactos socioambientais; a possibilidade de diversificação da matriz energética brasileira; a agregação de valor às cadeias produtivas de base rural; o aproveitamento de resíduos urbanos e rurais, transformando em insumo e possibilidade de complementação de renda o que antes era visto como um problema a ser resolvido; a potencial redução no consumo de combustíveis fósseis e a enorme disponibilidade de resíduos do cultivo de cana em âmbito nacional, devido ao enorme mercado doméstico e internacional que esta cultura possui (TOLMASQUIM, 2016). Apesar do crescente potencial e das inúmeras vantagens do uso da biomassa para geração de energia, ainda existem alguns desafios a serem vencidos na área. Devido à ainda significativa participação da madeira como combustível de biomassa em todo o mundo,existe um nível de desinformação, que faz com que muitas pessoas associem a utilização da biomassa com o desflorestamento e a desertificação em massa. Em relação ao setor sucroalcooleiro, os desafios identificados são a falta de experiência com os métodos de aproveitamento energético com os rejeitos da cana e o custo elevado das novas tecnologias da área no país (TOLMASQUIM, 2016). 32 Mesmo com toda a utilidade e potencial agregado a energia de biomassa, é necessário ressaltar que o seu desenvolvimento pode gerar efeitos colaterais ao meio ambiente, mesmo que indiretamente. A exemplo da cana-de-açúcar, principal fonte brasileira de biomassa, ela necessita de grandes plantações para o seu desenvolvimento, com isso, não se pode ignorar o desflorestamento e, os danos causados à fauna e flora, assim como, a contaminação do solo e de mananciais devido ao uso de agrotóxicos. Seguindo a linha da matriz energética brasileira, a energia eólica se encontra como a terceira maior fonte energética no país. Segundo dados do Banco de Informações de Geração da Aneel, atualmente, o Brasil conta com 527 Centrais Geradoras Eólicas, com uma potência outorgada de 12.916.439 kW, o que corresponde a 8,1% da matriz energética brasileira. Além dos empreendimentos já em funcionamento, segundo a mesma fonte, o país possui 110 Centrais em construção e mais 97 com a construção não iniciada, o que acrescentaria 4.638.760 kW à potência eólica. A energia eólica, assim como a solar, pode ser considerada de longevidade infinita, pois dependem de fontes inesgotáveis. Porém, é necessário determinar se o seu aproveitamento será viável ou não, levando em conta que a densidade de energia eólica não é constante no mudo. Como a Figura 6 mostra, o recurso do vento não é distribuído uniformemente ao longo da Terra, porém, uma variedade de outros fatores nacionais e regionais podem interferir na utilização deste tipo de aproveitamento, antes mesmo de qualquer limite de recurso técnico global (IPCC, 2012). Como resultado desses fatores, a energia eólica não contribuirá de forma significativa na matriz energética do país. Figura 6 – Distribuição global do recurso eólico. Fonte: WWEA (2016). 33 Considerando que as condições do vento em todas as localizações são de certa forma difícil de se prever em um horizonte de tempo que ultrapasse alguns dias, essa fonte de energia apresenta considerável dificuldade de fornecer uma base estável de eletricidade para o sistema elétrico (DUNLAP, 2015). Assim, para que o fornecimento elétrico atenda toda sua demanda e, seja constante, é necessário associar a produção de energia eólica com outras fontes, como por exemplo, a solar e hidrelétrica. De acordo também com Dunlap (2015), são poucos os países que investiram no aproveitamento do seu potencial eólico, destacando-se a Alemanha e a Espanha nesse aspecto. A Dinamarca também merece destaque, mas não pela sua capacidade instalada de energia eólica, e sim, pela relação per capita, com a proporção de 751 MW por milhão de pessoa. No Brasil, a energia eólica vem crescendo gradativamente a cada ano, segundo dados da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEólica), os primeiros Watts gerados a partir do aproveitamento eólico no país datam de 1992, quando a primeira turbina foi instalada em Fernando de Noronha – PE, um projeto realizado pelo Grupo de Energia Eólica da Universidade Federal de Pernambuco – UFPE e financiado por um grupo de pesquisas dinamarquês. Devido a crise energética ocorrida em 2001, o governo brasileiro deu inicio a incentivos à empreendimentos de geração de energia eólica, com a criação do Programa Emergencial de Energia Eólica, o PROEÓLICA, visando a contratação de 1.050 MW de produção de energia eólica até o final de sua validade, 31 de dezembro de 2003. Porém o Programa não obteve os resultados esperas e, foi substituído pelo Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA). Como o nome já diz, o PROINFA foi criado com a intenção de incentivar o desenvolvimento das fontes renováveis na matriz energética brasileira. Outro papel importante foi o de abrir caminho para a entrada de industrias de componentes e turbinas eólicas no país. Diferente do seu antecessor, o PROINFA gerou resultados positivos para a produção de energia eólica, em 2012 o Brasil possuía 108 parques eólicos, que totalizavam 2,5 GW de capacidade instalada. Já no final de 2017, o país contava com 508 usinas em funcionamento, com uma capacidade instalada de 12,77 GW, superando as expectativas do Governo. Segundo dados da ABEEólica, o Estado do Rio Grande do Norte é o líder em capacidade instalada, com 3.678 MW, seguido pela Bahia, com 2.594 MW, Ceará com 1.935 34 MW e Rio Grande do Sul, com 1.831 MW instalados. Como mostra a Figura 7, a Região Nordeste é a que mais se destaca em relação à potencial eólico, seguido do Sudeste e do Sul. Figura 7 – Potencial eólico brasileiro por região. Fonte: Aneel (2014). O aproveitamento da energia eólica tem um grande potencial na redução da emissão de gases estufa e de outros poluentes, já que reduz a produção de energia à base de combustíveis fósseis. Enquanto as pequenas centrais eólicas são capazes de suprir a necessidade energética de pequenas localidades e vilarejos, contribuindo para que chegue energia em locais remotos, as centrais de maior proporção, têm potencial para atender uma significativa parcela do Sistema Interligado Nacional. De acordo com textos da Aneel (2002), esse tipo de energia gera importantes benefícios socioambientais no Brasil, como já citado, reduz os poluentes atmosféricos emitidos pelas usinas térmicas, mas também, reduz a necessidade da construção de grandes reservatórios para hidrelétricas e, diminui o risco da falta de energia gerado pela sazonalidade hídrica. Semelhante aos outros tipos de energia já citados, a produção de energia eólica também é responsável é responsável por causar impactos socioambientais negativos. Sendo assim, muitos governos e instituições estabelecem pré-requisitos para planejamento, permissão e implantação de fontes de energia eólica, a fim de reduzir esses impactos. 35 As usinas eólicas podem causar diferentes impactos ecológicos, dependendo de sua localização. Os principais impactos ecológicos potenciais relacionados a usinas eólicas onshore incluem as mortes de pássaros e morcegos, devido a colisões, e as modificações mais indiretas do habitat e do ecossistema. Esses impactos também são observados nas usinas eólicas offshore, além de implicações para os recursos bentônicos, pescas e vida marinha em geral. Além disso, os possíveis impactos da energia eólica sobre o clima local têm recebido atenção (IPCC, 2012). Embora ainda seja desconhecido as implicações e os motivos a nível de população destes impactos, as taxas de fatalidade aviária são muito variáveis, dependem do tipo de usina, da região em que a usina está instalada, o clima, até o modelo da turbina e, entre outras variáveis. Porém, quando comparado as taxas de morte causadas por outras atividades humanas, a produção de energia eólica não apresenta destaque. O possível impacto das usinas eólicas no clima local também tem sido foco de estudos, segundo (BAIDYA; TRAITEUR, 2010), as usinas eólicas extraem o impulso do fluxo de ar, dessa forma, reduzindo a velocidade do vento atrás das turbinas, além também, de aumentar a mistura vertical ao introduzir turbulência em diversas escalas de comprimento. Embora o impacto médio global dessas mudanças locais seja pouco pronunciado, as mudanças locais podem ter implicações para os ecossistemas e as atividades humanas. Entretanto, devido a quantidade atual insuficiente de literatura sobre esses fenômenos, o impacto da energia eólica nos climas locais permanece incerto. (MAUAD; FERREIRA;TRINDADE, 2017, p.277). Além dos diversos impactos já citados, ainda existem os impactos sociais, destacando-se os sonoros e visuais. Os impactos sonoros são resultantes dos ruídos que os rotores emitem ao girar e, variam com cada modelo de equipamento. De acordo com a Aneel (2002), as turbinas de múltiplas pás possuem menor eficiência e, geram maiores ruídos do que os aerogeradores de hélice de alta velocidade. Afim de evitar transtornos à população vizinha, o nível de ruídos emitidos pelas turbinas deve atender às legislações vigentes. Já os impactos visuais ocorrem devido o agrupamento de aerogeradores, principalmente no caso das usinas, onde existe um maior número de turbinas. Portanto, em relação a energia eólica, os impactos variam de acordo com o local de instalação, o arranjo das torres e as especificações das turbinas. Como última fonte de energia renovável na matriz energética brasileira, a energia solar fotovoltaica, apesar de possuir 2.210 Centrais Geradoras em funcionamento no país, possui uma potência outorgada de apenas 1.306.483 kW, o que representa 0,82 da energia produzida no Brasil. Somando os 1.607.511 kW dos empreendimentos em construção e dos que ainda irão ter sua construção iniciada, a potência chegará em 2.913.994 kW. 36 Na metade do século XIX, a energia solar começou a ser “dominada” para a utilização humana. Coletores solares foram inventados para o aquecimento de água e outros fluidos e colocados em uso prático para aquecimento de água doméstica e aplicações industriais, como por exemplo, a dessalinização solar em larga escala (MAUAD; FERREIRA; TRINDADE, 2017). Somente algumas décadas mais tarde, espelhos foram adicionados para aumentar a temperatura dos fluídos disponíveis, fazendo com que os motores impulsionados por calor proveniente do sol, pudesse desenvolver força motriz e então, potencial elétrico. Também no século XIX, mais precisamente em 1839, foi possível transformar a luz solar diretamente em energia elétrica, graças a descoberta da célula fotovoltaica, dispensando a necessidade de um motor de calor para a geração de energia. O aproveitamento da energia do sol pode ser realizado por meio de diferentes tecnologias que têm uma ampla gama de aplicações, dentre elas: iluminação, aquecimento, água quente para edifícios e indústrias, produção de energia solar térmica, e conversão fotovoltaica de energia elétrica (MAUAD; FERREIRA; TRINDADE, 2017, p.181). A energia solar é a única fonte indefinidamente renovável que apresenta capacidade de prover energia suficiente para satisfazer toda a demanda energética mundial (DUNLAP, 2015). A incidência total de raios solares em nossa atmosfera é de cerca de 1,8 x 1017 W. Desse total, aproximadamente metade é transmitida através da atmosfera, resultando em uma insolação de 9,0 x 1016 W na superfície terrestre. Considerando uma modesta eficiência de 15% de um painel fotovoltaico, o potencial resultante que pode ser fornecido mundialmente por esses módulos é de 1,3 x 1016 W. Sabendo que o uso primário total de energia no mundo é de cerca de 5,7 x 1020 J, para um potencial consumido de 1,8 x 1013 W, a utilização de apenas 0,14% da energia solar disponível seria capaz de satisfazer toda nossa necessidade energética (DUNLAP, 2015). Mesmo com todo esse potencial energético, a participação da energia solar ainda é pouco expressiva na matriz mundial. Entretanto, ela vem crescendo significativamente a cada ano, segundo dados da World Energy Council, de 2016 para 2017 houve um acréscimo de mais de 29% do potencial instalado e atualmente consta com 227 GW instalados. Através da Figura 8, é possível perceber que o Brasil é privilegiado com elevadas taxas de irradiação solar em todas as regiões do país, em comparação a países que possuem participação significativa na produção mundial de energia fotovoltaica, principalmente os Europeus. Portanto, é possível esperar para o país, um potencial 37 fotovoltaico instalado, superior em pelo menos dez vezes o potencial atual da Alemanha (VILLALVA, 2015). Figura 8 – Radiação solar incidente no Brasil, média anual. Fonte: Aneel (2000). Até poucos anos atrás, a energia solar fotovoltaica era usada em território nacional apenas em sistemas isolados ou autônomos, também, em locais distantes, sem abastecimento elétrico, como em áreas rurais, comunidades isoladas, centrais remotas de telecomunicação e sistemas de sinalização. Somente em 2012, com a aprovação da resolução nº 482 pela Anaeel, o avanço da quantidade de sistemas fotovoltaicos conectados à rede nacional. Entretanto, ainda existem alguns desafios a serem superados quando o assunto é energia fotovoltaica no Brasil. Considerando que ouve pouco incentivo para impulsionar a inserção da fonte no país até o ano de 2011, a participação da energia solar é quase nula na 38 nossa matriz energética. A ausência de normas regulamentadoras para o setor fotovoltaico até 2012 inibiu o surgimento de indústrias e mercados voltados para os sistemas fotovoltaicos. Além disso, o custo da eletricidade de origem fotovoltaica ainda é considerado alto, quando comparado ao de origem hidrelétrica. Porém, o aumento superior a 60% no custo da energia elétrica, experimentado pelo consumidor brasileiro em 2015, fez com que os olhares voltassem novamente para a energia solar fotovoltaica (VILLALVA, 2015). Sistemas fotovoltaicos de geração de energia não geram nenhum tipo de resíduo sólido, líquido ou gasoso durante seu funcionamento. Além disso, a operação desses sistemas não emite ruídos nem requere o uso de nenhuma fonte de energia não-renovável (IPCC, 2012). Apesar disso, a produção de energia fotovoltaica não está completamente livre de impactos socioambientais. Apesar de que não exista muitos estudos e literaturas sobre os impactos gerados por essa fonte, as principais preocupações são a respeito à geração de poluentes durante todo o ciclo de vida de um painel fotovoltaico e se é possível a reciclagem dos materiais dos módulos após o fim de sua vida útil. O ciclo de vida de um módulo fotovoltaico envolve as etapas de extração da matéria-prima, produção dos painéis, uso (instalação, operação e manutenção) do sistema, e o pós-uso ou destinação final. A análise do ciclo de vida de uma placa fotovoltaica revela que, apesar da isenção de geração de qualquer tipo de resíduo durante a fase de uso, a emissão de gases estufa durante sua produção não pode ser desprezada. Essas emissões não desprezíveis podem ser explicadas pelo fato de que a produção dos módulos fotovoltaicos exige, de modo intensivo, materiais relativamente raros, como o Silício e o Telureto de Cádmio. Além disso, muita energia é consumida para que esses materiais sejam extraídos, sendo necessária a mineração de enorme quantidade de matéria-prima para a obtenção de pequena quantidade do componente da placa. Outro ponto a ser considerado, é a necessidade de alta tecnologia para a produção dessas placas e muitas placas para a produção da energia desejada, devido à baixa densidade da energia solar (DUNLAP, 2015). Além dos impactos ambientais gerados pelos painéis solares, também é necessário considerar os impactos sociais da fonte. Mesmo sendo a fonte renovável com maior potencial no mundo, ela ainda sofre resistência em alguns pontos por parte do público consumidor. O principal ponto é o impacto estético que uma grande usina fotovoltaica causa em uma região, já que necessita de uma grande área para instalação, porém, isso pode facilmente ser evitado escolhendo áreas distantes e menos populosas. Outra preocupação também estética, é em relação a painéis instalados em prédios, nesse caso, prédios históricos, já que os módulos possuem uma aparecia discrepante com a arquitetura histórica da maioria dos prédios. 39 Para reduzir uma possível resistênciadas comunidades à instalação de qualquer tipo de sistema de geração renovável, não somente o solar, é importante que essas sejam integradas ao processo de planejamento do sistema, de modo com que tenham mais acesso e conhecimento sobre esses métodos alternativos de geração de energia (MAUAD; FERREIRA; TRINDADE, 2017, p.229). 4.5 CONTRUÇÃO VERDE E SUSTENTABILIDADE O Conselho Internacional da Construção – CIB aponta a indústria da construção como o setor de atividades humanas que mais consome recursos naturais e utiliza energia de forma intensiva, gerando consideráveis impactos ambientais (BRASIL, 2012). Logo, as principais e mais impactantes mudanças devem partir de todo setor envolvido na construção civil. Pensando nisso, surgiu o termo e a ideia da Construção Sustentável, um conceito que denomina um conjunto de medidas adotadas durante todas as etapas da obra que visam a sustentabilidade da edificação. Através da adoção dessas medidas, é possível minimizar os impactos negativos sobre o meio ambiente, além de promover a economia dos recursos naturais e a melhoria na qualidade de vida dos seus ocupantes. Os benefícios de uma Construção Verde são vários, não só ambientais, mas também econômicos e socioculturais. Um imóvel verde tem valorização de até 30% no mercado, podendo gerar uma economia de energia com esse mesmo número (30%), além da possibilidade de gerar 95% da energia elétrica que consome e reduzir em até 70% a conta de água. Além disso, há redução de 35% na emissão de carbono e diminuição de 50 a 90% do descarte de resíduos (CBCS, 2014). Atualmente as duas certificações ambientais mais utilizadas na construção civil brasileira são o LEED - Lidership in Energy and Environmental Design, emitido pelo United States Green Building Concil, e o Processo AQUA (Alta Qualidade Ambiental), certificação brasileira baseada na francesa HQE (Haute Qualité Environnemetale) e implantada no país pela Fundação Vanzolini (BRASIL, 2014). De acordo com a Figura 9, contendo dados publicados pelo USGBC (U. S. Green Building Council) a respeito do ano de 2017, o Brasil se encontra em quarto lugar no ranking mundial em certificação LEED fora dos Estados Unidos, atrás apenas da China, Canada e Índia. 40 Figura 9 – Ranking mundial de cerificados LEED fora dos Estados Unidos. Fonte: USGBC (2018). Na frente mesmo de países economicamente mais desenvolvidos, o Brasil se destaca a nível mundial, ao ponto de atrair grandes investidores estrangeiros. Empresas de todos os tipos de materiais e sistemas estão abrindo filiais no país. O aumento da competitividade no mercado fez com que os valores de produtos e serviços se tornassem mais acessivo, um exemplo são os painéis fotovoltaicos, que passaram de US$ 3,90 por Watt instalado em 2006, para menos de US$ 0,39 em 2016 (ABSOLAR, 2017). 4.6 SISTEMAS FOTOVOLTÁICOS INTEGRADOS À REDE ELÉTRICA Os sistemas fotovoltaicos integrados à rede elétrica são sistemas que operam em paralelismo com a rede elétrica, em locais já atendidos por energia elétrica (VILLALVA, 2015). Esses sistemas podem ser classificados em duas configurações diferentes, baseados em 41 sua localização, podendo estar ou distribuídos ou centralizados. Os sistemas distribuídos têm como principal objetivo fornecer energia para o local onde foi instalado, por isso, são de menor porte. Sendo que, o consumidor pode contar com a rede de distribuição convencional para complementar sua demanda, caso o sistema fotovoltaico não seja o suficiente. Também, se o sistema produzir mais do que o necessário, o excedente de energia gerada pode ser enviado à rede pública, gerando benefícios econômicos ao proprietário. Em comparação, o sistema centralizado apresenta maior quantidade de painéis fotovoltaicos reunidos em um local e, por consequência, maior capacidade de geração de energia. A eletricidade gerada não está associada a apenas um consumidor particular, sua instalação funciona como uma usina de geração de energia, assim como parques eólicos e usinas hidrelétricas, esse sistema é localizado a uma certa distância do consumidor final, em campos ou terrenos. De acordo com a Aneel, os sistemas fotovoltaicos conectados à rede são classificados em três categorias, levando em consideração a capacidade de geração do sistema. Microgeração, com potência instalada de até 100 kW, minigeração, potência instalada entre 100 kW e 1 MW e, usinas de eletricidade, onde a potência instalada é superior a 1 MW. Enquanto os sistemas de micro e minigeração se enquadram na configuração de sistemas fotovoltaicos distribuídos, as usinas de eletricidade correspondem ao sistema centralizado. O conceito da microgeração normalmente é aplicado à instalação de painéis em telhados residenciais ou comerciais, com a intenção de suprir a demanda de energia do local instalado. A energia gerada pelos painéis é injetada e distribuída em sua rede interna, sendo consumida no próprio local e, caso haja algum excedente na produção, ele é mandado para a concessionária de eletricidade. Esse excedente é então transformado em créditos que podem ser posteriormente descontados da conta de energia elétrica (VILLALVA, 2015). A Figura 10 apresenta uma residência com esse tipo de instalação. 42 Figura 10 – Residência abastecida por sistema de microgeração fotovoltaico. Fonte: Frische Haus Ideen (2018). Segundo Villalva (2015), os componentes essenciais de um sistema fotovoltaico conectado à rede são: painéis fotovoltaicos, inversores para a conexão à rede elétrica, caixas de strings, quadro de proteção de corrente contínua, quadro de proteção de corrente alternada, medidor bidirecional e acessórios. A figura 11 ilustra de modo simplificado o esquema da ligação destes componentes. Figura 11 – Esquema simplificado de um sistema fotovoltaico integrado à rede. Fonte: Fonte Solar (sem data). Os painéis fotovoltaicos são os mesmos utilizados em sistemas isolados, diferindo apenas na potência instalada e no tamanho. Geralmente, para os sistemas integrados 43 à rede, são usados painéis de 60 células em série, com potência de pico entre 240 e 250 W (VILLALVA, 2015). A presença do inversor no sistema é essencial, já que ele é responsável pela interligação dos painéis fotovoltaicos com a rede elétrica convencional. Para que isso ocorra, ele adequa as características da energia disponibilizada pelos painéis fotovoltaicos (na forma de corrente contínua), para os padrões da rede elétrica do local (corrente alternada) (PEREIRA; GONÇALVES, 2008). Além disso, o inversor também tem como função monitorar a operação do sistema como um todo, garantindo sua segurança e apresentando dados da geração de energia, monitorando o desempenho de todo o sistema. As caixas de strings, ou também conhecidas como String Box, são caixas de conexão que devem ser ligadas próxima ao inversor, desse modo, protege todo o sistema contra distúrbios elétricos que podem ocorrer entre as séries de painéis fotovoltaicos e o inversor. Segundo Villalva (2015), basicamente é local onde se concentra os cabos elétricos de todas as ligações do sistema, divididos por barramentos positivos e negativos, que devem atentamente estar bem separados e indicados em seu interior, juntos com os fusíveis para aumentar a proteção. Como os quadros de proteção de corrente contínua também possuem os mesmos elementos de uma caixa de strings (String Box), eles comumente assumem sua função. A única diferença é a existência de uma chave seccionadora de corrente contínua e um dispositivo de proteção de surto. A principal função da chave seccionadora é o desligamento de todo o arranjo fotovoltaico durante manutenções ou instalações, garantindo assim a segurança dos trabalhadores. Já o dispositivo de proteção de surto é responsável por proteger o sistemade sobretensões geradas por descargas atmosféricas, descarregando para a terra pulsos de alta-tensão ocasionados pelos raios (VILLALVA, 2015). O quadro de proteção de corrente alternada tem como função principal conectar os inversores do sistema fotovoltaico à rede elétrica. Na parte da entrada, o quadro é equipado com um disjuntor diferencial residual, responsável por proteger o sistema caso haja uma fuga de corrente superior ao valor nominal. Outro item importante do quadro é um dispositivo de proteção de surto trifásico, a fim de proteger a instalação e o lado que opera em corrente alternada do inversor (PEREIRA; GONÇALVES, 2008). Por fim, porém não menos importante, vem o medidor de energia, que é responsável pela medição e registro do fluxo de energia bidirecional. Esse equipamento é essencial para a execução do sistema de compensação de créditos previsto na resolução n. 482/2012 da Aneel. 44 O medidor geralmente empregado em sistemas fotovoltaicos é do tipo bidirecional, registrando o consumo, corresponde ao fluxo tradicional de energia da concessionária para o usuário, e a geração, corresponde à injeção de energia para a rede elétrica, que ocorre quando a geração fotovoltaica supera o consumo do usuário (GAZOLI; VILLALVA; GUERRA, 2012). 45 5 METODOLOGIA Com o aumento do uso de fontes renováveis, o consumo de combustíveis fósseis diminuiu, resultando em uma maior segurança energética e na redução da emissão de gases de efeito estufa. Independente da motivação, vários países estão concentrando esforços a fim de diversificar sua matriz energética. A importância dessa transição tem sido reconhecida em várias frentes internacionais, uma delas, realizada pela UNDP (United Nations Development Programme), que destaca o importante papel da geração de energia sustentável na redução da pobreza. De acordo com a REN21 (Renewable Energy Policy Network for the 21st Century), no ano de 2016, as fontes renováveis representavam, aproximadamente, cerca de 24% da matriz energética mundial. Número que confirma as fontes renováveis como a fonte energética que mais cresce no mundo. Em razão de torna-las competitivas em relação as fontes energéticas convencionais, é de suma importância o apoio governamental com suporte e incentivos a quem adotou tal fontes. Muitos países estabeleceram políticas em níveis nacionais e estaduais para incentivar a geração e o uso de energias renováveis, sendo a “feed-in tariff”, a mais comum entre esses países. Se trata de uma política pública que garante aos produtores de energia renovável a venda da energia gerada a preço competitivo de mercado. Uma tarifa “feed-in” é um mecanismo de incentivo de adoção de energias renováveis por meio da criação de uma legislação que obrigue as concessionárias regionais e nacionais a comprarem eletricidade renovável em valores acima do mercado, estabelecidos pelo governo (América do Sol, 2012). Tarifas como a “feed-in tariff”, penalidades para o uso de fontes poluentes e incentivos fiscais diretos, são algumas das estratégias comumente adotadas pelos governos para o incentivo da produção renovável de energia. Porém, diversos países desenvolveram suas próprias políticas, tanto na produção em pequena escala e individual, casas e empresas, quanto na larga escala, usinas para a venda de energia, com a intenção de suprir as necessidades específicas do seu país. Para provar a eficiência em adotar leis que incentivam a produção e o consumo de energia proveniente de fontes renováveis, será analisado quatro países que são referencias em seus continentes e também mundialmente: Alemanha, Estados Unidos, China e Brasil. 46 5.1 ALEMANHA Segundo o relatório “Renewables 2018”, publicado pela agência internacional REN21, a Alemanha é o país Europeu com a maior capacidade instalada de geração de energia renovável e também, o quarto colocado no ranking mundial da mesma categoria. De acordo com a Agência de Energias Renováveis da Alemanha, em seu relatório geral publicado no final do ano de 2017, o país possui uma potência instalada de cerca de 207 GW, sendo pouco mais de 113 GW provenientes de fontes renováveis, o que representa cerca de 55% da matriz energética do país. Dessas fontes, as com maior expressividade são a eólica, solar e de biomassa, como mostra a Figura 12. Figura 12 – Matriz elétrica alemã em 2018. Fonte: REA (2018). O histórico alemão de implantação de fontes renováveis em sua matriz energética teve início na década de 1990, com a introdução das tarifas “feed-in”, sendo a principal ferramenta do processo de transição energético na época, garantindo por lei, que todo investimento realizado na área, teria seu retorno a longo prazo. Um importante aspecto a ser destacado é que as tarifas feed-in reduzem significativamente os riscos de se investir em novas tecnologias de geração de energia, tendo em vista que os pagamentos são baseados nos custos de implementação de projetos de fontes renováveis e são garantidos por um longo período de tempo. Essa segurança que as FIT's oferecem aos investidores se torna 47 essencial para a atração cada vez maior de investimentos intensivos em capital nas fontes renováveis de energia (BLAZUTI, 2015). Somente um ano depois, em 1991, entrou em vigor o “Electricity Feed-in Act”, ato que tinha como principal função acelerar os investimentos relacionados às energias renováveis, garantindo que a energia produzida pelas novas fontes chegasse à rede de distribuição, tendo preferência no despacho em relação as fontes antigas, aumentando o retorno dos investidores. Mesmo com resultados satisfatórios e significativos atingidos pelo plano de tarifas adotado, o Governo Alemão percebeu a necessidade de uma mudança no plano vigente no país, com metas e objetivos a serem cumpridos, a fim de tornar a matriz energética ainda mais renovável. Para isso, no início da década de 2000 foi implementado no país o “Renewable Energy Source Act”, do alemão “Erneuerbare-Energien-Gesetz” (EEG), que consistia em remunerar cada investimento separadamente, com base no custo de geração, obrigando a incluir as fontes renováveis na rede de distribuição elétrica e, remunerar o produtor por Kilowatt hora de energia produzida, por um período mínimo de 20 anos. Devido a simplicidade e a garantia de retorno sobre os investimentos realizados, a nova lei se tornou atrativa aos pequenos e médios investidores, que antes possuíam receio de investir no setor. Resultando em uma maior competitividade no mercado energético, antes dominado pelas grandes empresas que utilizavam fontes tradicionais para a produção de energia, exemplo do carvão, base da matriz energética do país até então. Uma década depois, no final de 2010, em adição a já existente EEG, foi instituído um novo projeto, com a intenção de tornar a matriz energética alemã segura e aumentar a proteção climática, para isso seria necessário a redução gradual da produção de energia nuclear e, por consequência, das usinas nucleares. Porém, o que era pra ser executado a longo prazo, acabou se tornando uma medida imediata. Devido ao acidente nuclear de Fukushima, ocorrido no início de 2011, o governo alemão ordenou o desligamento de oito dos dezessete reatores em atividade no país e implementou a meta de acabar com as fontes nucleares até o ano de 2022 (IER, 2014). Como é possível verificar na Figura 13, todo o conjunto de leis adotado pelo Governo Alemão, desde o primeiro incentivo, em 1990, teve um efeito positivo para o crescimento da energia renovável no país. 48 Figura 13 – Produção de energia bruta por fonte na Alemanha, de 1990 até 2017. Fonte: Clean Energy Wire (2018). 5.2 ESTADOS UNIDOS De acordo com a Figura 3, o Estados Unidosse encontra em segundo lugar no ranking mundial de capacidade instalada de energia renovável. Segundo dados da EIA (U.S. Energy Information Administration), o país possuí atualmente um potencial energético instalado de aproximadamente 1.196 GW, sendo cerca de 21% desse valor, proveniente de fontes renováveis, ou seja, cerca de 258 GW. A Figura 14 retrata detalhadamente toda a matriz energética do país. 49 Figura 14 – Matriz elétrica norte americana em 2018. Fonte: EIA (2018). As leis americanas de incentivo direcionadas especificamente para a produção de energia proveniente de fontes renováveis são todas voltadas para linhas de crédito. Em nível federal, existem duas leis vigentes, uma especifica para pequenos produtores que desejam ter suas casas abastecidas por energia limpa, sem a principal intenção de venda e outra para grandes empresas que desejam construir grandes plantas energéticas com a intenção de vender energia. Criado em 2005, durante o Ato da Política Energética, o Crédito de Investimento Energético, do inglês, Energy Investment Credit (ITC), se trata de um crédito, variável de acordo com a fonte renovável, sobre o imposto federal contra a responsabilidade tributária de investidores residenciais, comerciais e de serviços públicos em propriedades abastecidas por energia renovável. Ou seja, se trata de um desconto no imposto de renda de uma pessoa ou empresa que reivindicou o crédito, sendo que o valor do crédito varia de acordo com a fonte energética instalada e o valor do investimento. Já para a produção de energia em escala comercial, foi criado em 1992, o Crédito Tributário para a Produção Elétrica Renovável ou Renewable Electricity Production Tax Credit (PTC) em inglês. É uma lei que garante crédito fiscal com base na produção anual de energia renovável em quilowatt hora. Criada com data limite até julho de 1999, o PTC foi estendido dez vezes até então, sendo julho de 2019 sua atual data de expiração. 50 Além das leis federais, o Governo Americano permite que seus Estados criem suas próprias leis individuais, destacando-se quatro mais adotadas pelos Estados: • Renewable Portfolio Standards (RPS): em tradução livre significa Portfolio de Padrões Renováveis, se trata da quantidade mínima de fontes de energia renovável que os produtores de eletricidade podem usar para a produção de energia. Esses padrões podem ser obrigatórios ou voluntários. Atualmente 30 estados e o Distrito de Colúmbia aderiram ao RPS usando seus próprios programas de implementação estaduais. • Renewable Energy Credit (REC): traduzido para Crédito de Energia Renovável, é considerado um sistema de comércio, permitindo os produtores que geram mais do que a quantidade de energia renovável necessário para ou consumo ou do estabelecido pelo portfolio do RPS, vendam ou negociem créditos a outros fornecedores que possam não ser capazes de atender à quantidade exigida. Este esquema de negociação acomoda produtores que ainda podem estar em construção e desenvolvimento, visando minimizar os gastos para atender as conformidades do governo. • Feed-in Tariff (FIT): como já citado anteriormente, uma tarifa “feed-in” é uma política adotada para garantir o retorno a longo prazo do dinheiro investido na geração de energia renovável. É uma ferramenta política que visa incentivar o uso de tecnologias renováveis, tornando-as comercializáveis. O incentivo é obrigatório em sete estados norte americanos e voluntariamente oferecido por algumas concessionárias. • Net Metering Tariffs (NMT): conhecido no Brasil como Sistema de Compensação de Energia Elétrica, permite que cidadãos que possuam tecnologias renováveis, como painéis solares e pequenas turbinas eólicas, usem a eletricidade gerada a partir de suas tecnologias no lugar da eletricidade proveniente da rede elétrica, abatendo o valor da sua conta de energia. Caso a quantidade de energia produzida seja superior a consumida, o saldo positivo de energia poderá ser utilizado na fatura do mês seguinte ou abater o consumo de outra residência ou comércio. Atualmente, 44 dos 51 estados norte americanos possuem programas de medição de rede autorizados. Destaque para o Estado da Califórnia, que em 2018 teve uma lei aprovada obrigando que novas casas construídas a partir de 2020 sejam abastecidas por energia solar, de acordo com a Comissão de energia da Califórnia, a nova lei aumentará o custo de construção de uma casa em cerca de US$ 9.500 dólares, porém ao longo de 30 anos se espera ter uma economia de US$ 19.000 dólares em energia e manutenção. Por possuir leis federais simples e genéricas, os incentivos norte americanos para a adoção de fontes renováveis na produção de energia não se tornam atraentes para a 51 população e a indústria, refletindo na não tão esperada expressividade da energia renovável na matriz energética do país, representada na Figura 15. Figura 15 – Geração de energia elétrica nos Estados Unidos por fonte, de 1950 até 2017. Fonte: EIA (2018). 5.3 CHINA Segundo dados publicados pela Internacional Energy Agency (IEA), em sua publicação intitulada “World Energy Outlook 2017”, a China possui um potencial energético instalado de 1.625 GW, onde 35% da matriz energética é oriunda de fontes renováveis, conforme a Figura 16 detalha. Valores que colocam a China como o país número um em potencial energético renovável instalado, muito a frente dos outros participes. 52 Figura 16 – Matriz elétrica chinesa em 2017. Fonte: IEA (2017). A literatura a respeito das leis especificas para energias renováveis na China mostram que os incentivos são recentes. Datado de 2002, a primeira mudança importante para o cenário foi a fragmentação do monopólio estatal energético, herdado da Época Maoísta. O resultado da fragmentação foi a criação de cinco empresas também estatais, China Huaneng Group, China Datang Group, China Huandian, China Guodian Corporation e China Power Investment, empresas essas, responsáveis por cerca de 50% da produção energética do país, sendo os outros 50% gerados por produtores independentes (CPIDL, 2014). Outro fato importante durante a reforma do setor energético em 2002, foi a criação da State Electricity Regulatory Commission (SERC), uma comissão federal responsável pela regulamentação no setor, facilitando investimentos, a fim de gerar concorrência no mercado. A criação de leis de incentivo às renováveis teve seu início de fato em 2006, com a criação da Lei de Energias Renováveis, a princípio, se dirigiu a penas as fontes eólicas e fotovoltaicas. A intenção da lei era difundir essas duas fontes renováveis de energia pelo país com o incentivo de tarifas “feed-in”, acelerando os investimentos através de contratos a longo prazo com os produtores que optassem por essas fontes. Pouco tempo depois, em 2009, a Lei de Energias Renováveis sofreu importantes mudanças e foi aperfeiçoada, a fim de acelerar ainda mais a disseminação das fontes renováveis. Mudanças que consistiram na padronização dos sistemas de distribuição, 53 obrigação da compra de energia proveniente de fontes renováveis, estabelecimento de metas de produção e instalação, maior fiscalização nos planejamentos e projetos desses empreendimentos e maiores incentivos fiscais e agilidade no pagamento dos mesmos. Menos de um ano após a expansão da Lei de Energias Renováveis ocorrida em 2009, houve a adição de um marco incluindo a geração por biomassa, desde material agrícola, até biodigestor de lixo a gás. Proporcionando à essas novas fontes, os mesmos incentivos proporcionados às eólicas e fotovoltaicas. Apesar das políticas de incentivo serem recentes na China, o país alcançou números expressivos, apresentados pela Figura 17, principalmente pela característica centralizadora criada
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