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Geração de energia elétrica.
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7/17/2019 Apostila Eletricidade 4
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Curso Técnico em Eletrotécnica
Caderno Técnico de Eletricidade IV
Professor: Marcelo Dellinghausen
Emissão Inicial – agosto de 2015
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Sumário
Sumário ................................................................................................................................. 2
Introdução aos Sistemas Elétricos ........................................................................................ 3
1. Sistemas Elétricos de Potência (SEP) ........................................................................ 3
2. Energia Elétrica. ........................................................................................................ 4
3. Energia ...................................................................................................................... 5
4.
Energia - Unidades .................................................................................................... 65. Energia Elétrica ......................................................................................................... 7
6. Energia Elétrica – Geração e Transmissão ................................................................ 9
7. Eletricidade ............................................................................................................... 9
8. Geradores ............................................................................................................... 10
9. Geração de Energia Elétrica.................................................................................... 10
a. Termelétrica ............................................................................................... 11
b.
Hidrelétrica ................................................................................................. 12c. Eólica ........................................................................................................... 13
d. Solar ............................................................................................................ 14
e. Termosolar .................................................................................................. 15
f. Termonuclear - Fissão ................................................................................ 16
g. Geradores - Fusão .............................................................................................. 17
10. Gerador Elementar ................................................................................................. 18
11. Transmissão de Energia Elétrica ............................................................................. 19
12. Distribuição de Energia Elétrica .............................................................................. 21
13. Sistema Elétrico Brasileiro ...................................................................................... 22
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1. Sistemas Elétricos de Potência (SEP)
Sistemas elétricos de potência (SEP) são grandes sistemas de energia que englobam
geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.
A geração de energia elétrica se faz em usinas localizadas em função de suas características
próprias. Usinas hidrelétricas, que usam represamento de rios e lagos, são localizadas nos
pontos dos rios e lagos considerados mais eficientes para o armazenamento do volume ideal
de água. Usinas térmicas podem ser localizadas em pontos mais convenientes para a
transmissão e controle. Geradores eólicos são localizados em pontos com maior volume de
ventos.
O sistema elétrico de potência engloba todas as formas de geração de energia elétrica e
sua transmissão até os consumidores.
São grandes sistemas compostos de:
• GERAÇÃO
• TRANSMISSÃO ENERGIA ELÉTRICA
• DISTRIBUIÇÃO
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2. Energia Elétrica
Proporciona:
Qualidade de vida e desenvolvimento econômico
Forma dominante de energia para a produção de bens e serviços,
telecomunicações e tecnologia da informação
Indicadores Brasileiros
Consumo final por fonte. (BEN2014)
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Consumo de eletricidade por setor. (BEN2014)
3.
EnergiaDefinição Básica:
Qualidade de vida e desenvolvimento econômico
Forma dominante de energia para a produção de bens e serviços,
telecomunicações e tecnologia da informação
Numa definição física mais simples possível:
“Energia é a capacidade de realizar trabalho. ”
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Trabalho
Energia Potencial (armazenada)
Energia Cinética (movimento)
4. Energia – unidades
A unidade de energia definida pelo Sistema Internacional de Unidades é o Joule (J), que se
define como o trabalho realizado por uma força de um Newton num deslocamento de 1
m. Esta unidade é uma homenagem ao físico inglês James Prescott Joule (1818-1889).
Outras unidades também são utilizadas, como visto abaixo.
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5. Energia Elétrica
Definição Básica:
Energia elétrica é a capacidade de uma corrente elétrica realizar trabalho. Essa forma de
energia pode ser obtida através da energia química ou da energia mecânica. Através de
turbinas e geradores que transformam essas formas de energia em energia elétrica.
Conceitos básicos:
Carga Elétrica
Força Elétrica e Campo Elétrico
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Força Elétrica
Campo Elétrico
Permissividade no vácuo
Força Elétrica
Energia Eletrostática para duas cargas
Energia Eletrostática para várias cargas
“Acumular cargas elétricas é uma das formas
de se produzir energia elétrica. ”
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6. Energia Elétrica – Geração e Transmissão
7. Eletricidade
Eletricidade é uma forma de energia associado aos fenômenos causados por cargas
elétricas em repouso (eletrostática) e em movimento (eletrodinâmica).
Um exemplo de um circuito elétrico bem simples é o de uma lanterna.
Os seus dispositivos básicos são: bateria (conjunto de pilhas), lâmpada e chave liga-desliga.
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8. Geradores
B = Pilha elétrica
C = Sensor termoelétrico
D = Resistência elétrica
E = Lâmpada elétrica
F = Sensor fotoelétrico
G = Dínamo
H = Motor elétrico
9. Geração de Energia Elétrica
Térmica: Termelétricas – Queima de combustível;
Hídrica: Hidrelétricas – Potencial Hídrico;
Nuclear: Termonuclear (reator nuclear de Fissão ou Fusão);
Marés: Marémotriz – Energia dos Oceanos;
Eólica: Cata-ventos (aerogeradores) – Energia dos ventos;
Solar: Células Fotovoltaicas – Radiação solar.
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Termelétricas
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12
Hidrelétricas
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Eólica
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Solar
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Termosolar
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Termonuclear
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Reator Torus
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10. Gerador Elementar
Princípio de Funcionamento______________________________________
Lei de Faraday
Força Eletromotriz produzida
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11. Transmissão de Energia Elétrica
É o transporte da energia de onde foi produzida para os centros de consumo;
É também onde ocorre a interligação dos sistemas. Neste processo ocorre mudança de
tensão.
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Sistemas de Transmissão
• Linhas de transmissão, Transformadores, Compensadores
Interligam as centrais geradoras às subestações distribuidoras
Interligam Subsistemas
Estrutura em anel (flexibilidade e redundância)
Tensões típicas 230kV, 345kV, 440kV, 500kV e 765kV
• Sub-transmissão
Tensões típicas 69kV e 138kV
Linhas de Transmissão
• CA
• CC (HVDC) – “ponto a ponto” – viável acima de 500km
Compensadores
• Mecânicos – compensador síncrono
• estáticos – capacitores, reatores, FACTS
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12. Distribuição de Energia Elétrica
Estrutura em anel – Flexibilidade e redundância
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13. Sistema Elétrico Brasileiro
Características
Predominantemente hidrelétrico
Grandes distâncias entre fontes geradoras e centros consumidores
Vários pontos de aproveitamentos hidrelétricos no mesmo rio
Regimes hidrológicos e pluviométricos diversos
Grande potencial hidrelétrico a ser explorado
Evolução da capacidade instalada de geração do sistema elétrico brasileiro
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Matriz Energética Brasileira
Capacidade Instalada de Geração Elétrica no Brasil (MW)
Geração Elétrica (GW)
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Participação de renováveis na matriz elétrica.
Em 2013, a participação de renováveis na Matriz Elétrica Brasileira caiu para 79,3% devido as
condições hidrológicas e ao aumento da geração térmica.
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FLUXO DE ENERGIA ELÉTRICA – ANO BASE 2013