A Energia e o Meio Ambiente para o Brasil: uma introdução · HUMANOS / PRESERVANDO O MEIO AMBIENTE / POIS DELE DEPENDE O NOSSO FUTURO / E O DE NOSSOS DEPENDENTES Juramento. Brasil

A Energia e o Meio Ambiente

para o Brasil: uma introdução

4E - 2007

30 de Agosto de 2007

www.cresesb.cepel.br

EnergiaEnergia: : BrasilBrasil e e MundoMundo

EnergiaEnergia no novo no novo ssééculoculo: : impactosimpactos ambientaisambientais

Novas fontes renováveis

A Energia e o Meio Ambientepara o Brasil: uma introdução

PROMETO / QUE NO EXERCPROMETO / QUE NO EXERCÍÍCIO DA PROFISSÃO DE CIO DA PROFISSÃO DE ENGENHEIRO / ENGENHEIRO / HONRAREI OS DEVERES QUE ELA IMPÕE / E CONTRIBUIREI COM O PODER DO MEU ESPÍRITO / PARA O DESENVOLVIMENTO DA ENGENHARIA / PROGRESSO E GLÓRIA DE NOSSO PAÍS / COM DIGNIDADE E RESPEITO AOS DIREITOS HUMANOS / PRESERVANDO O MEIO AMBIENTE / POIS DELE DEPENDE O NOSSO FUTURO / E O DE NOSSOS DEPENDENTES

Juramento

Brasil

RENOVÁVEL NÃO RENOVÁVEL

0

20

40

60

80

100

Mundo

14

86

4555

%

��

BRASIL- MATRIZ ENERGÉTICA

Uso da Energia: Meio Ambiente

FONTE: Instituto de Pesquisa ambiental da AmazôniaFONTE: Instituto de Pesquisa ambiental da Amazônia

Emissão de CO2de Diversas Tecnologias

Fonte: "Renewable Energy Resources: Opportunities and Constraints 1990-2020" - World Energy Council - 1993

Extração Construção Operação TotalPlanta convencional de queima de carvão 1 1 962 964Planta de queima de gás 0 0 484 484Pequenas hidrelétricas - 10 - 10Energia eólica - 7 - 7Solar fotovoltaico - 5 - 5Grandes hidrelétricas - 4 - 4Solar térmico - 3 - 3Lenha (Extração programável) -1.509 3 1.346 -160

TecnologiasEmissões de CO2 nos estágios de produção de

energia (ton/GWh)Extração Construção Operação Total

Planta convencional de queima de carvão 1 1 962 964Planta de queima de gás 0 0 484 484Pequenas hidrelétricas - 10 - 10Energia eólica - 7 - 7Solar fotovoltaico - 5 - 5Grandes hidrelétricas - 4 - 4Solar térmico - 3 - 3Lenha (Extração programável) -1.509 3 1.346 -160

TecnologiasEmissões de CO2 nos estágios de produção de

energia (ton/GWh)

A busca de soluções para a problemática energéticapassa atualmente por três caminhos:

� Busca de fontes renováveis de energia menosagressivas ao meio ambiente.

� Melhoria da eficiência energética dos diversosequipamentos transformadores de energia.

� Combate ao desperdício energético.

Uso de Energia: Panorama

O Sol envia para a O Sol envia para a Terra energia Terra energia

equivalente a cerca equivalente a cerca de 10.000 vezes o de 10.000 vezes o consumo mundial consumo mundial de energia brutade energia bruta

Radiação Solar Global

Fonte: Wikipedia

Atlas Solarimétrico do BrasilUFPE

Radiação Solar GlobalMédia Anual

Região NorteRegião Norte43,3 %43,3 %

Região NordesteRegião Nordeste20,5 %20,5 %

Região SudesteRegião Sudeste10,5 %10,5 %

Região SulRegião Sul6,4 %6,4 %

RegiãoRegiãoCentroCentro--OesteOeste

19,3 %19,3 %

Potencial Solar por Região

O Sol, Fonte Inesgotável

EnergiaEnergia RenovRenováávelvel x x EnergiaEnergia FFóóssilssil: : diferendiferenççaaentreentre ““sempresempre”” e e ““nuncanunca maismais””

FonteFonte: : FolhetoFolheto dada CEMIGCEMIG

Uso da Energia: Custos de Externalidades*(centavos de dólar por kWh)

Carvão: 1,94 a 14,60Turbina a gás: 0,97 a 3,89Nuclear: 0,19 a 0,58Fazenda Eólica: 0,05 a 0,24

*Estimativa de custos para a sociedade e para o ambiente *Estimativa de custos para a sociedade e para o ambiente decorrentes de uso de combustdecorrentes de uso de combustííveis fveis fóósseis e nucleares,sseis e nucleares,não incluindo lixo nuclear e custos de desativanão incluindo lixo nuclear e custos de desativaçção.ão.

Estudo da UE, Estudo da UE, ExtermEExtermE -- WSJ WSJ -- 20022002

Uso da Energia: Tendência

FONTE: Informativo da FONTE: Informativo da EletronuclearEletronuclear -- agosto 2001agosto 2001

fonte: MME

0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000

MWh � 106

EUA

China

Japão

Rússia

Canadá

Índia

Alemanha

França

Reino UnidoBrasil

Coréia do Sul

Itália

Espanha

Australia

África do Sul

HidroelétricaNucleoelétrica

Outras RenováveisTermoelétrica

10º

Geração Elétrica – 15 maiores

� Hidro 83.282 MW – 78,5 %� Térmica 20.458 MW – 19,3 %� Nuclear 2.007 MW – 1.9 %� Eólica 236 MW – 0,2 %

Consumidores 58,3 milhõesProdução de Energia 425 TWh/ano (58% da América do Sul)

Ponta 64.886 MW

105.986 MW

� Linhas de Transmissão: 88.939 km

85%

42%

20%

15%

58%

80%

Geração

Transmissão

Distribuição

ESTATAIS PRIVADAS

Fonte: Aneel março/2007 Inclui importação

Geração Elétrica:Capacidade Instalada

A imagem da assimetria do consumo

Universalização: metas e desafios

MME - 2004

Universalização: metas e desafios

Evolução da eletrificação dos domicílios brasileiros (1970 a 2000)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0

Urbana Rural Total

Fonte: Relatório CEPEL-DTE 211035/2003 - [email protected]

Tecnologias em Foco(energia renovável complementar)

Solar Solar FotovoltaicaFotovoltaica

Solar Solar TTéérmicarmica

EEóólicalica

BiomassaBiomassa

PequenasPequenasCentraisCentraisHidroelHidroeléétricastricas

OutrasOutras: : GeotGeotéérmicasrmicas, , MarMarééss, , CCéélulaslulas CombustCombustííveisveis etc.etc.

Maturidade e Custos das Tecnologias

Em comparação de custos deve-se levarem conta o da rede de distribuição

TECNOLOGIA

POT

EN

CI A

L

(GW

)

TAM

AN

HO

T

ÍPIC

O

(KW

)

APL

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S$/K

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(U

S$/M

Wh)

EFIC

IÊN

CIA

DEMONSTRADA (GRID)

MÉDIA (GRID) SOLAR

FOTOVOLTAICA -

0.05 A 10

- INTERMITENTE - GRID E OFF-GRID COMERCIAL

(OFF-GRID)

ALTA (OFF-GRID)

4.000 a

9.000

4 a

20

0.

250 a

500

10 a

18

TORRE

CENTRAL -

30.000 A

200.000

- BASE - GRID

PRÉ COMERCIAL

ALTA

1.000 a

4.800

4 a

23

0.

100 a

250

15 a

30

CILINDROS

-

50.000

- BASE - GRID

COMERCIAL

ALTA

2.600 a

5.000

4 a

23

0.

130 a

250

15 a

30

HE

LIO

TÉR

MIC

A

DISCOS -

20 a

50

- BASE -GRID E OFF-GRID

DEMONSTRADA

MÉDIA

800 a

5.100

15 a

23

0.

100 a

250

15 a

30

EÓLICA

30

300 a 2000

-INTERMITENTE -GRID E OFF-GRID

COMERCIAL

ALTA

700 a

1.200

4 a

12

0.

35 a

120

25 a

45

BIOMASSA

27.7

10 a

50.000

-BASE -GRID E OFF-GRID

COMERCIAL

ALTA

500 a

2.500

6 a

12

20 a

100

38 a

78

25 a

35

PCH’s

50 A

1.000

-VARIÁVEL -GRID E OFF-GRID

COMERCIAL

ALTA

1.000 a

3.000

6 a

15

0.

35 a

102

60 a

85




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



Aquecimento Solar

Uso Energia Elétrica Brasil (Residencial)

Como as pessoas usam a energia Como as pessoas usam a energia de um modo geralde um modo geral::

25%

10%20%5%4%

30%

6%

Chuv. El.

Televisão

Iluminação

Máquina de Lavar

Outros

Gel. E Freezer

Ferro El.

Tecnologias de Conversão Diretada Radiação Solar - Heliotermia

DiscosDiscos

CilindrosCilindros

Tecnologias de Conversão Diretada Radiação Solar - Heliotermia

Torre CentralTorre Central

Padre Manuel A. Gomes junto ao seu Pirelióforoapresentado na Exposição Universal de Saint Louis, em

1904, onde foi galardoado com o Grande Prémio. (50 m2; ~3800ºC).




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



Sistema FotovoltaicoSistema Fotovoltaicode Gerade Geraçção de Energia Elão de Energia Eléétricatrica

Escola da comunidade de Baixão do Archanjo Município de Barra

Energia e Inclusão Social

Sistema FotovoltaicoN.S.P. Socorro - Manacapurú

A Exclusão Urbana

Crianças assistindo à TV pelaprimeira

vez na comunidade de Boa SorteMunicípio de Dianópolis

Sistema de bombeamento dacomunidade de Boa SorteMunicípio de Dianópolis

Instalações FotovoltaicasTocantins

Abastecimento comunitáriode água da comunidade de

Amapá GrandeMunicípio de Amapá - AMAPÁ

Sistema energético no posto de saúde e bombeamento dacomunidade de Lago Novo

Município de Tartarugalzinho -AMAPÁ

Sistema de BombeamentoFotovoltaico

Arquipélago de São Pedro e São Paulo

Estação Científica Arquipélago São Pedro e São Paulo

• painel fotovoltaico de 3.6kWp

• dessalinizacão de água

• em operacão desde jun/98

• projeto do CEPEL para a CIRMVista aérea da Estação Científica

Instalações FotovoltaicasProjeto Ribeirinhas – Amazonas(Parceria Eletrobrás)

Transporte dos equipamentosfotovoltaicos

Sistema solar fotovoltaicoinstalado em N.S.P. Socorro –

Manacapurú

Telhado Solar Fotovoltaico

� Avaliação do desempenho de sistemas fotovoltaicosconectados à rede

� Painel fotovoltaico de 16 kWp em operação desde 2002

CASA SOLAR EFICIENTECASA SOLAR EFICIENTE

“É“É COMO GUARDAR O SOL DE DIA PARA ACENDER COMO GUARDAR O SOL DE DIA PARA ACENDER ÀÀNOITE DENTRO DE CASANOITE DENTRO DE CASA””

Casa Solar Eficiente

Casa Solar Eficiente

Sistema fotovoltaico sobre o telhadode um condomínio residencial - Japão

Tecnologia FotovoltaicaSistemas Conectados à Rede

Painel fotovoltaico de aPainel fotovoltaico de a--Si Si integrado ao revestimento integrado ao revestimento da fachada de vidro em um da fachada de vidro em um prpréédio no Japãodio no Japão

Tecnologia FotovoltaicaSistemas Conectados à Rede




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



Catavento –Bombeamento d’água

• Residências• Fazendas• Aplicações Remotas

Aplicações da Energia Eólica

Pequeno Porte(�10 kW)

• Residências• Fazendas• Aplicações Remotas

Intermediário(10-250 kW)

• Sistemas Híbridos• Geração

Distribuída

Grande Porte (250 kW - 2+MW)• Fazendas Eólicas• Geração Distribuída

Aplicações da Energia Eólica

Diagrama Típico de umSistema Eólico Isolado

Os 10 Mais no Mundo

-74.221TOTAL MUNDO

14,811.004Resto do Mundo

85,263.217TOTAL 10 Mais2,11.567França

2,31.716Portugal

2,61.963Reino Unido

2,92.123Itália

3,52.604China

4,23.136Dinamarca8,46.270India

15,611.603EUA

15,611.615Espanha

27,820.000Alemanha

Percentual do Mercado

MWCapacidade Total

Capacidade Instalada – Acumulada(1995 – 2006)

74.221200659.0912005

47.6202004

39.4312003

31.1002002

23.9002001

17.400200013.6001999

10.2001998

7.6001997

6.1001996

4.8001995MW TOTALANO

Aerogeradores de grande porte

Turbina Eólica de Brush (1888) - 12 kW

Turbina Eólica Balaclava(1931) – 100 kW

Evolução do Perfil Aerodinâmico

Aerogeradores de Série Protótipos

50 kW

0

20

40

60

80

100

120

140

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Ano

Diâ

met

ro d

o ro

tor (

m)

600 kW

500 kW

2,500 kW

1,500 kW

5,000 kW

7.000 kW

300 kW

Desenvolvimento da Tecnologia

Sistemas de Grande Porte

Energia Eólica e o Meio Ambiente

�� UtilizaUtilizaççãoão do Solo do Solo paraparaAtividadesAtividades AgrAgríícolascolas

�� EmissãoEmissão de Gasesde Gases

�� EmissãoEmissão de de RuRuíídodo

�� ImpactoImpacto VisualVisual

�� ImpactoImpacto sobresobre a Faunaa Fauna

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

Vazã

o (m

3/s)

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

PRO

INFA

-Eó

licas

do

NE

(MW

h)

Eólicas - NE

Vazão do Rio São Francisco

SAZONALIDADE DAS USINAS EÓLICAS DO PROINFA

Potencial EólicoAtlas do Potencial Eólico Brasileiro

Potencial Eólico por Região

Armazenamento

Carga

Unidade de Controle e Condicionamento de Potência

Sistemas HSistemas Hííbridosbridos

Sistema Híbrido de Joanes

Ilha de MarajIlha de Marajóó (PA), Munic(PA), Municíípio de pio de SalvaterraSalvaterra; Fotovoltaico/E; Fotovoltaico/Eóólicolico

�� Convênio CEPEL/CELPA e o Convênio CEPEL/CELPA e o NationalNational RenewableRenewable LaboratoryLaboratory

�� 10kWp FV; 40kW e10kWp FV; 40kW eóólicolico

�� Operando desde maio/98Operando desde maio/98

Vila de Campinas; margem do Vila de Campinas; margem do Rio Solimões; 120km ManausRio Solimões; 120km Manaus

•• Convênio CEPEL/CEAM e Convênio CEPEL/CEAM e NationalNational RenewableRenewable LaboratoryLaboratory

Fotovoltaico/DieselFotovoltaico/Diesel

•• 50kWp FV 50kWp FV

•• Em operaEm operaçção desdeão desde

maio/97maio/97

Sistema Híbrido de Campinas - AM

ILHA DE TRINDADE

LOCALIZAÇÃO

Trindade

Fernando de Noronha

~360km

Trindade

~1.167km

Localização prevista para o sistema de geração

Aerogeradores

FVFV

Subestação

LOCALIZAÇÃO DA GERAÇÃO

Usina Refeitório

Enfermaria e

Frigorífica

Alojamento

Substituindo Usina Nuclear por Energia Solar Fotovoltaicae Energia Eólica

Áreas Equivalentes Necessárias – 10 TWh/ano

Ilha Grande

Eólico 570 km2

Solar 69 km2




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



PROINFA – (potencial)Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica

Potencial Técnico sucro-alcooleiro : 8.000 MW Arroz e papel celulose : 1300 MWProjetos autorizados : 1.772 MW

BIOMASSA

Potencial de Aplicação: 100 MWp

SOLAR

Inventariado : 9.794 MWProjetos autorizados : 3.936 MW *

PCH

Potencial Indicativo : 143.000 MW Projetos autorizados : 6.601 MW*

EÓLICO

(Fonte: EMME,2004)(Fonte: EMME,2004)

Biomassa

Biomassa: Energia e Materiais

Dificuldades a Serem VencidasVitórias a Serem Alcançadas

PCHs

Usina HidroelétricaMarmelos Zero – MG - 1889

“Do ponto de vista ambiental, a sustentabilidade do desenvolvimento depende,

entre outras medidas, da contenção das emissões de gases poluentes, da conservaçãodas condições agricultáveis do solo, da não

contaminação das águas, da exploraçãoracional dos recursos fósseis e da melhor

utilização dos recursos renováveis”

Uso de Energia: Conclusão

Energia e Desenvolvimento SustentávelInstituto de Economia da UFRJ,ELETROBRÁS, MME - 1998

“O carvão, e o petróleo não serão os reis da energia mundial

para sempre. Não é mais uma tolice olhar o sol, o vento e para

as ondas do mar”

The Economist

“A idade da pedra não acabou porque acabaram as pedras; não

é necessário que o petróleo acabe para entrarmos em uma nova

era de energia”

SHELL

Conclusões: últimas notícias


Dificuldades a Serem Vencidas

x

Vitórias a Serem Alcançadas


Vitórias a SeremAlcançadas

X

Dificuldades a Serem Vencidas

84%

2%10%0%

2%2%0%

Hidroeletricidade (inclui PCH e Itaipu import.)

Termoeletricidade (Carvão)

Termoeletricidade (Gás Natural)

Termoeletricidade (Nuclear)

Biomassa

Termoeletricidade (Derivados Petróleo)

Eólica e Outros

2005( Renováveis: 84 %)

2030 (Cenário B1)(Renováveis: 83,1%)

76%

3%9%

3%2%3%4%

2015 (Plano Decenal de EE)(Renováveis: 83,7%)80%

2%10%2%2%1%3%

Matriz Elétrica

PROMETO / QUE NO EXERCPROMETO / QUE NO EXERCÍÍCIO DA PROFISSÃO DE CIO DA PROFISSÃO DE ENGENHEIRO / ENGENHEIRO / HONRAREI OS DEVERES QUE ELA IMPÕE / E CONTRIBUIREI COM O PODER DO MEU ESPÍRITO / PARA O DESENVOLVIMENTO DA ENGENHARIA / PROGRESSO E GLÓRIA DE NOSSO PAÍS / COM DIGNIDADE E RESPEITO AOS DIREITOS HUMANOS / PRESERVANDO O MEIO AMBIENTE / POIS DELE DEPENDE O NOSSO FUTURO / E O DE NOSSOS DEPENDENTES

Juramento

“Ás vezes ser moderno é olhar para trás”

Gilberto Gil


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A Energia e o Meio Ambiente para o Brasil: uma introdução · HUMANOS / PRESERVANDO O MEIO AMBIENTE / POIS DELE DEPENDE O NOSSO FUTURO / E O DE NOSSOS DEPENDENTES Juramento. Brasil