Aula 16 - Geração de Energia

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Geração de Energia
Aspectos Gerais
Geração de Energia
• Consumo de energia por Setores, País, ao 
longo da Civilização.
• Princípio da Geração de Energia.
• Conceitos Fundamentais
• Eficiência Energética/Fator de Carga Fator de 
Demanda
Demanda de Energia
Prédios Residenciais
Prédios Comerciais
Indústria
Transporte
21%
18%
35%
26%
Os prédios nos EUA 
consomem cerca de 10% da 
energia mundial
56%
25%
19%
9.75%
Estados Unidos
Outros países do G7
Resto do mundo
Em (22/03/2010): http://www.oecd.org/dataoecd/26/59/42474417.pdf
Energia e Desenvolvimento
Evolução do consumo humano de energia
per capita (MJ)
Consumo de Energia e Desenvolvimento
• Na maioria das nações em que o consumo per capita é 
menor do que uma TEP( tonelada de óleo equivalente) 
por ano, as taxas de analfabetismo, mortalidade infantil 
e fertilidade são altas, enquanto a expectativa de vida é 
baixa.
• O consumo de energia per capita:
• EUA e do Canadá: ~ 200 GJ, 
• Países ricos da Europa: ~90 GJ
• Brasil: ~ 50 GJ.
TEP = 41,9 GJ
Energia x PIB (per capita)
O Mundo Necessita de Energia para Crescer
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Consumo de energia per capita (Quad Btu)
P
IB
 p
e
r 
c
a
p
it
a
, 
M
 U
S
$ Noruega
EUASuécia
Japão
Alemanha
França
CanadáAustrália
CoréiaArgentina
Rússia
Brasil Chile México
Itália
Espanha
Reino Unido
Portugal
Nova Zelândia
Taiwan
India
(1015 Btu)
1 Quad=1,055 EJ
Energia vs. Qualidade de vida
• Dados do Banco 
Mundial
Em 2016, 939,57 milhões de 
pessoas sem acesso a 
eletricidade
Consumo de energia primária no 
mundo
Fonte: https://ourworldindata.org/energy-production-and-changing-energy-
sources
https://ourworldindata.org/energy-production-and-changing-energy-sources
Consumo por Fonte
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiB78PNrdzVAhWBQ5AKHUHVANcQjRwIBw&url=https://dyakuzy.wordpress.com/2009/09/12/demanda-e-consumo-de-fontes-de-energia-capitulo-1/&psig=AFQjCNGA6CsbegL4TUWl1A5ua6Ybeho_0g&ust=1502993570020429
Mercado ao Longo dos Anos
Consumo per capita: 2004/30
• Energy consumption per capita (2004). (2006). In UNEP/GRID-Arendal Maps
and Graphics Library. Retrieved 14:08, March 16, 2010 from
http://maps.grida.no/go/graphic/energy_consumption_per_capita_2004 
• De acordo com previsões até 
2030 o mundo deverá ter 
registado uma aumento de 
50% no consumo de energia.
• Petróleo e gás natural serão 
responsáveis por mais de 60% 
do aumento. 
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA
• Ao conjunto de equipamentos e instalações para a geração e
transmissão de grandes blocos de energia dá-se o nome de
Sistema Elétrico de Potência.
• Há 3 fases entre a geração da energia elétrica e o consumo de
energia:
✓ Produção/Geração (Transformação primária)
✓Transmissão
Efetua o transporte da energia gerada até os centros. É um setor
onde ainda há uma grande predominância de empresas
estatais/capital misto, como Eletrobrás, CEMIG, COPEL
✓Distribuição
Setor responsável por receber a energia das empresas de
transmissão e distribui-las para os centros consumidores
residenciais e industriais. Domínio de empresas privadas nesse
setor.
Origem das Fontes de Energia
Geração: Fontes Primárias de 
Energia Elétrica
• São originadas das riquezas encontradas na natureza em 
estado bruto: Ex: água, sol, vento, petróleo, carvão, urânio;
• Essas fontes de energia são convertidas em energias
secundárias em centros de transformação;
• Fontes Convencionais:
– Hídrica.
– Fóssil (Carvão/Gás Natural 
Petróleo)
– Nuclear
– Baterias/Pilhas
• Fontes Alternativas:
– Solar
– Eólica
– Biomassa
– Células Combustíveis
– Geotérmica
Tipos de Geração: Brasil
• Tipos de Usinas Brasileiras:
▪ Hidroelétricas (cerca de 65%);
▪ Termoelétricas(carvão ou óleo);
▪ Nuclear (urânio enriquecido);
▪ Outros tipos de combustíveis alternativos como:
▪ Biomassa (bagaço de cana);
▪ Turbinas movidas a gás; 
▪ Centrais solares;
▪ Usinas eólicas;
Origem das Fontes de Energia
Caso brasileiro
Produção de energia primária entre 1970 e 2017
Geração de energia elétrica total entre
1970 e 2017
Geração Hidrelétrica
• Utilizando a energia potencial hidráulica e esta transmitida 
por uma turbina para geração de energia rotativa e em 
seguida energia elétrica
Geração Térmica
• A partir de um circuito de geração de vapor e este passando por 
uma turbina produz-se assim energia mecânica suficiente para 
geração de energia elétrica.
Geração Termo-Nuclear
Geração Térmica-BioMassa
Geração FotoVoltaica
• A conversão direta de energia solar em energia elétrica ocorre 
pelos efeitos da radiação (calor e luz) sobre determinados 
materiais. 
• Efeitos: termoelétrico e fotovoltaico
Geração Eólica
Quadro comparativo das características das fontes alternativas 
de energia elétrica
Geração baseada nas fontes não renováveis: 10 U$ cents/KWh
Geração baseadas no uso de fontes renováveis atualmente: 9 a 50 U$ cents/kWh
Geração baseada no uso de fontes renováveis a longo prazo: 4 a 6 U$ cents/KWh
Potência
• Grandeza física que mede a energia que está sendo 
transformada por unidades de tempo (mede o trabalho 
realizado por uma determinada máquina na unidade de tempo).
• Unidade: W
– 𝑃 (𝑊) =
𝑑𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (𝐽)
𝑑𝑡 (𝑠)
𝑖 =
𝑑𝑞 (𝐶)
𝑑𝑡(𝑠)
𝑃= V.i
A potência absorvida (ou fornecida) é o produto da tensão entre os 
terminais e a corrente através dele.
❖ Se P (+) está sendo absorvida pelo elemento;
❖ Se P (-) está sendo fornecida pelo elemento.
𝑉 =
𝑑𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (𝐽)
𝑑𝑞 (𝐶)
Exemplo:
a) Qual a corrente que passa em uma geladeira com 120 W em uma cidade 
onde a tensão na rede elétrica é de 220V?
– 𝑃 = 𝑉. 𝑖
– 𝑖 =
120
220
= 0,54 A = 540 mA
b) Qual o consumo de energia elétrica, da geladeira durante 1 mês?
- Energia (J) = P x tempo
= 120 W x (30x24x60x60) = 311.040.000 J
c) Outra forma muito comum de representar esse resultado:
Energia: Unidade: kWh
Energia = 0,12 kW x (30 dias x 24 horas) = 86,4 kWh
Tarifa é informado em kW.h
Julho (bandeira amarela) = 0,69205 R$/kWh
Custo: 86,4 x 0,69205 = R$ 59,79
Medidas utilizadas no setor Elétrico:
Eficiência Energética 
O conceito de eficiência energética está relacionado com a demanda de 
energia, o fornecimento de energia e a potência instalada.
• Fator de Carga: 
– É a relação entre a demanda média, durante um 
determinado intervalo de tempo, e a demanda máxima 
registrada durante o intervalo considerado.
– Razão entre a energia consumida e a energia máxima 
que poderia ser utilizada num dado intervalo de 
tempo.
FC = 
𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎
FC=
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (𝑘𝑊ℎ)
𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑘𝑊 𝑥 𝑛𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
Elevado fator de carga significa:
• Otimização dos investimentos da instalação elétrica
• Aproveitamento racional
• Redução do valor da demanda de pico
▪ manutenção do consumo de energia, mas diminuição do pico 
de demanda
▪ Isso se dá através o gerenciamento correto do uso de equipamentos 
em diferentes horários de forma que a potência demandada seja 
diluída no período, evitando assim picos muito destoantes da média. 
(Reprogramação da operação das cargas)
Fator de Demanda
É a razão entre a demanda máxima e a potência instalada na unidade consumidora, num tempo 
especificado. 
FD = 
𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 (𝑘𝑊)
𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎
FD = 
𝐵
𝐶
≤ 1
𝐹𝐶 =
𝐴
𝐵
≤ 1
-Curva de carga diária (a integral da curva é o consumo diário)
- Demanda máxima (curva B)
- Potência instalada (curva C), soma da potência de todos os 
aparelhos elétricos existentes no estabelecimento.