Energias Renováveis

Rafael Art

Agenda

• Consumo mundial de energia • Tipos de energias renováveis

– Asfalto – Solar – Eólica – Biomassa – Marítma – Geotérmica

• Conclusão • Bibliografia

Consumo Mundial de Energia

Emissão de CO2 x Consumo de Energia x PIB

Emissão de CO2 x Energia Produzida x PIB

Fonte: Brasil Sustentável -

Ernest&Young

Oferta Interna de Energia Elétrica - 2010

Fonte: Balanço Energético Nacional

Centros Urbanos – Usinas Hidroelétricas, Nucleares, Carvão

Energia Eólica - Aumento da produção de energia eólica – 2.176,6 gW -Potencia instalada aumentou 54% - Inauguração de 14 novos parques em 2010

Asfalto

Asfalto

• Asfalto

– Ilha de calor

– Mecânica – tecnologia israelence produz energia em menos de 1km para 600 familias

Tipos de Energias Renováveis

Eólica

Eólica

Um acre de terreno de milho no norte de Iowa, usado para fixar uma turbina eólica, pode produzir US$ 300 mil em eletricidade por ano. O mesmo acre de terra plantado com milho poderia render 480 galões de

etanol (1,86 mil litros) no valor de US$ 960

Plano B – pág 156 http://www.newcontent.com.br/PlanoB.pdf

Mil gW 900 gW

Em 2020 Suprir fontes de energia apenas com a Eólica – Mar do Norte e Energia Solar – Norte africano

20% - planos de chegar a 50%

105mil mW – 6 parques Eólicos quando terminar

será o mesmo nᵒ do mundo em 2008

39 mil mW

Negócio de aplicar US$ 7 bilhões com o Oriente Médio – 60mil mW

20 mil mW

2020 ter 25 mil mW

Texas, California, Wyoming, Kansas e Dakota do Norte, Nova Iorque, Miame 44% necessidade vem da energia Eólica

Melhor proporção vento/pessoa – Quebec, Ontario Alberta + 4

provincias

151 MW

Fernando de Noronha 1ᵒ exemplo

425 gW - Parque de Osório (RS)

Europa 2008: 36% Vento 29% Gás natural 18% Fotovoltaicos 10% Petróleo 3% Carvão

Quer produzir 20% até 2020

Uma pesquisa mundial de energia eólica, feita pela equipe de Cristina Archer e Mark Jacobson, da Universidade de Standford, concluiu que utilizar um quinto da

energia eólica disponível equivale a sete vezes mais eletricidade que a utilizada hoje no mundo

Fonte: http://www.newcontent.com.br/PlanoB.pdf pág: 179

http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/06-Energia_Eolica(3).pdf

1ᵒ estudos em Ceará e Pernambuco - Fernando de Noronha – pequeno porte, apenas para uso local – 10% da necessidade. Economia de 70mil litros de diesel/ano

Em Osório (RS) há o maior parque eólico da América Latina. Foram investidos R$ 670 milhões, sendo 69% financiado pelo BNDES (R$ 465 milhões). São 75 aerogeradores, cada um com 98 metros de altura e 810 toneladas, capaz de produzir 150 megawatts – 650 mil pessoas

http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/06-Energia_Eolica(3).pdf

Cenário Brasil

Ano 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 MW 22 29 29 29 237 247 341 705

Capacidade Total Instalada no Brasil

2009 - Primeiro Leilão de Energia Eólica + Plano Decenal (2009 a 2019) tendência em 2012 de que o Brasil já tenha 5 fabricantes de aerogeradores Wobben (1ᵒ a se instalar no Brasil – 750MW) Impsa (600MW), GE (600MW), Alstom (entre 300 e 6500MW) Vestas((entre 300 e 6500MW) Total: 2.750MW. A indiana Suzlon e a alemã Siemens já iniciaram as atividades de construção de novas industrias de turbinas eólicas (onshore e offshore) no nordeste brasileiro.

Plano Decenal de Energia (PDE 2009 -2019): contratação de 6.041MW em parques eólicos até 2019, ou 3% da demanda energética brasileira, podendo chegar a 10% (2019) – Políticas em benefício do setor Plano de Expansão do setor elétrico brasileiro, 80% da demanda de energia para os próximos dez anos será proveniente de fontes alternativas.

http://www.gwec.net/index.php?id=121

Pais 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Bra 0 0 22 29 29 29 237 247 341 606 931

Ind 220 1,456 1,702 2,125 3,000 4,430 6,270 7,845 9,655 10,926 13,065

Esp 2,235 3,337 4,825 6,203 8,263 10,027 11,623 15,145 16,689 19,160 20,676

Ale 0 8,754 11,994 14,609 16,629 18,415 20,622 22,247 23,903 25,777 27,214

Eua 2,578 4,275 4,685 6,372 6,725 9,149 11,575 16,824 25,237 35,159 40,180

Chi 346 402 469 567 764 1,260 2,599 5,910 12,020 25,805 42,287

Capacidade Eólica

Dinamarca recebe hoje mais de 20% de sua eletricidade do vento e tem planos de chegar a 50% 75 milhões de europeus (10%) obtêm eletricidade residencial das fazendas eólicas – total de europeus 761.743.255.

Custo em euros por kWh

Solar

Vantagens

A energia solar não polui durante sua produção;

As centrais necessitam de manutenção mínima;

Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo;

A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão;

Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território;

Desvantagens Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado; Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia; Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma; Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar.; Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade; As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes.

Distribuição diária média da energia solar recebida pela Terra ao redor do Mundo. Os pontos em preto representam a área necessária para suprir toda a demanda de energia global.

A produção solar fotovoltaica aumenta 45% ao ano, dobrando a cada dois anos Para os 1,6 bilhão de habitantes sem energia é mais barato instalar painéis solares no teto das

casa a uma unsina de distribuição

27milhões água quente Para 2020 300milhões

Intenção de mil mW 1,1 mil mW

Fianciamento do Banco Mundial 50mil casas

Sistema incluindo baterias, custa cerca de US$ 400

Pretende 80 mW

16 mil mW até 2020

Planeja 6mil mW para exportar para a Europa

14mil mW até 2020

50 de 50mW

422mW

A primeira geração: superfície de iodo de junção, capaz de gerar energia elétrica utilizável a partir de fontes de luz com os comprimentos de onda da luz solar. Estas células são normalmente feitas utilizando placas de silício. A segunda geração: de materiais fotovoltaicos está baseada no uso de películas finas de depósitos de semicondutores. Estes são o silício amorfo, silício poli-cristalino ou micro-cristalino. Caracteristicas: baixa eficiências das células; baixo custos de manufatura; preço mais reduzido por watt. Além disso, possuem massa reduzida, o que requer menor suporte quando se colocam os painéis nos telhados e permite arrumá-los e dispô-los em materiais flexíveis, como os têxteis. A terceira geração: é muito diferente das duas anteriores, definida por utilizar semicondutores que dependam de dois cristais: o Silício (Si) e o Germânio (Ge), de natureza P e N (“junção p-n”). Estes novos dispositivos incluem células fotoelectroquímicas e células de nanocristais.

Fotovoltaica

Esta é a maior usina solar do planeta. Fica em Brandis, na Alemanha. Tem a capacidade de produzir 40 MWh a um custo total de €130 milhões.

Hong Kong

O Solar Ark, localizado em Gifu/Japão: esse edifício gera por ano cerca de 530.000 kW, equivalente a 128.610 litros de petróleo

Está é a 2ª maior usina solar já construída – Serpa/Portugal. São 52 mil módulos fotovoltaicos distribuídos em uma área de 60 mil m2 e 11 MW (Um megawatt equivale a um milhão de kW/h). Os investimentos foram de U$ 62 milhões e evitaram a emissão de 30 mil toneladas de CO2/ano – Economia de 12.556 barris petróleo/ano

Torres de Energia Solar geram energia concentrando os raios solares no top de uma torre. Esta torre tem um receptor-trocador de calor que aquece um liquido condutor (uma mistura de sais em estado liquido) que circula no sistema. O calor contido no liquido condutor vaporizado passa por turbinas e move geradores convencionais para produzir eletricidade. Do mesmo modo que a agua de uma represa passa (move) nas turbinas de uma hidroelétrica. Nas usinas CSPT o vapor produzido pelo aquecimento solar do liquido condutor, movem as turbinas dos geradores de eletricidade.

Os coletores

solares são mais usados em aplicações residenciais e comerciais (hotéis,

restaurantes, clubes, hospitais etc.) para o aquecimento de água (higiene

pessoal e lavagem de utensílios e ambientes).

Biomassa

Biomassa

Área ocupada para a agricultura e a pecuária, superior a metade de toda área habitável do planeta - em área plantada corresponde a 1,4 bilhões de hectares em todo o mundo. A alta resultante nos preços do petróleo aumenta o cultivo de "plantações de energia" (dando lugar ao plantio para a produção dos biocombustíveis); “O potencial de fontes com origem vegetal, no entanto, é limitado porque mesmo o milho – a mais eficiente entre as culturas de grãos – consegue converter apenas 0,5% da energia solar em uma forma utilizável” (Plano B – pág 170) “Os 11 mil megawatts em geração elétrica de origem vegetal vêm, principalmente, da queima das sobras florestais.” Plano B – pág 170

Biomassa é o material constituído de substância de origem orgânica. Cana-de-açúcar = Álcool = Proálcool. Lenha, processo de combustão, queima de madeira. Dendê, sendo estudado para uma possível substituição do óleo diesel. Resíduos Orgânicos. Menor emissão se comparado com combustíveis fósseis.

Fonte: http://www.newcontent.com.br/PlanoB.pdf pág: 179

BIOMASSA

Fonte: FMI/Goldemberg, 2009

Uso da terra do Brasil (Milhões/hectares)

Estado de São Paulo: 4.101,4 mil ha;

Estado do Paraná – 590,1 mil ha;

Minas Gerais – 587,1 mil ha;

Goiás – 520,3 mil há

Alagoas – 448 mil ha.

A média brasileira de produtividade está em 81.293 kg/hectare

Na safra 2010/2011 (Conab), a produção de cana foi de: 664,33 milhões de

toneladas. A maior parte da safra 2010/2011 foi destinada à fabricação de etanol

(362,8 milhões de toneladas ou 54,62%), aproximadamente 28,5 milhões de litros.

Desses, 20,14 bilhões são do tipo hidratado e 8,4 bilhões de anidro.

O restante da produção, 301,5 milhões (45,38%) será destinado à produção de

açúcar.

A produção total de álcool (anidro e hidratado) da safra 2010/2011, representa

um valor superior a 10,6% em relação a última safra (MAPA/CONAB, 2010)

A agroenergia

A cana mais plantada hoje no Brasil foi desenvolvida com a ajuda de ex-cientistas e técnicos do Instituto do Açúcar e do Álcool (IAA). As canas RB - Republica do Brasil - dominam solenemente as maiores áreas de cultivo. No outro naco, em 39% dos plantios, estão as do tipo SP - São Paulo - e 1% restante, está a IAC, uma cana mais nova. A RB e sua principal rival a SP foram desenvolvida pela Copersucar (que reúne as maiores usinas do país)

Figura 1 compara a produção de etanol em diferentes países.

Figura 1. Produção Mundial de Etanol.

Figura 2. Produção e custo do etanol no Brasil.

Figura 2 Demonstra como o ganho de escala, na qual as inovações tecnológicas reduziram os custos de produção do etanol.

Estimativa da Produção de Biodiesel

D:\Leandro\Doc\Leandro\Tese

Potencial do Solo para produção de Cana-de-Açúcar

Atlas do Biodiesel

Biodiesel

Emissões de GEE por setor no horizonte decenal (2010-2019)

Emissões de CO2 por fabricante de automóveis

Montadoras Emissões em

2006

Limite a partir de

2012 Redução %

Porsche 282 g CO2/km 144 g CO2/km 49%

Daimler 184 g CO2/km 138 g CO2/km 25%

BMW 182 g CO2/km 137 g CO2/km 25%

Volkswagem 165 g CO2/km 134 g CO2/km 19%

Renault 147 g CO2/km 127 g CO2/km 14%

Fiat 144 g CO2/km 122 g CO2/km 15%

Peugeot 142 g CO2/km 126 g CO2/km 11%

Ford 162 g CO2/km 132 g CO2/km 19%

GM 157 g CO2/km 129 g CO2/km 18%

Toyota 152 g CO2/km 127 g CO2/km 16%

Nissan 164 g CO2/km 126 g CO2/km 23%

Mitsubishi 169 g CO2/km 128 g CO2/km 24%

Honda 153 g CO2/km 128 g CO2/km 16%

Mazda 173 g CO2/km 130 g CO2/km 25%

Suzuki 164 g CO2/km 123 g CO2/km 25%

Subaru 216 g CO2/km 135 g CO2/km 38%

Hyundai 165 g CO2/km 133 g CO2/km 19%

Fonte: Comissão Europeia, 2009

Emissões do setor de transportes e emissões evitadas pelo consumo de biocombustíveis no Brasil

Marítma

Marítma

• Potêncial de força abaixo de 100 metros – entre 1 e 10TWe

Maremotriz - La Rance - 240 mw – 200mil hab. A unica que opera com lucro

Energia das ondas: baía do Mont-Saint-Michel

Energia das Ondas baía do Baia de Fundy

Energia das Ondas: Ilha do Maracá e Rio Bagança – ao

menos 15 metros de onda, ou profundidade proximo a costa

de 15m

Desde 1968 – 1,7mw

2017 – 3 usinas 2.650mw 1980 – 3,2 mw OTEC

UFRJ – Testes no aproveitamento das

ondas 50kW

Aproveitamento das Mares - França – Rio Rance

• A turbina é acionada na entrada e na saída de água

• Energia 240MW para 200mil habitantes

• Desnivel superior a 15metros – Uso restrito

• Alto investimo x Baixo retorno energético - 20%

• Similar construção de uma Hidroelétrica

• Impacto ambiental – fauna e flora

Aproveitamento das Ondas - Baía do Mont-Saint-Michel - França

Aproveitamento das Ondas - Baía Fundy - Canadá

Aproveitamento das Ondas

Os sistemas para retirar energia das ondas são muito pequenos e apenas suficientes para iluminar uma casa ou algumas bóias de aviso por vezes colocadas no mar.

Aproveitamento das Ondas

• O ar como propulsor de uma turbina wells (sempre em rotatividade independente se o ar esta entrando ou saindo)

• Potência reduzida • Em alto mar ou junto a costa • Usada em projetos específicos como:

iluninaçào de faróis ou carregamento de bóias de sinalização

As oscilações nas articulações gera energia que recolhida por

um cabo submarino Por volta de 5km da costa Ex: Póvoa de Vazin - Porto

UFRJ – Projeto exprimental – 50kW

OTEC - Conversão de Energia Térmica dos Oceanos

- Funcionamento ciclo de Rankine – radiação solar em energia elétrica - Custo inicial elevado - Produção Local

Melhor funcionamento em zonas TROPICAIS E EQUATORIAIS Qtd de energia solar

http://gestaoambientalfcago.blogspot.com/2009/11/brasil-energia-dos-gradientes-de.html http://www.institutoideal.org/conteudo.php?&sys=biblioteca&arquivo=1&artigo=83&ano=2007

- Onde: Keahole da Costa de Kona da Ilha do Havaí República de Nauru no Oceano Pacífico

Correntes Marítimicas

Vantagens: - É uma energia renovável. - Não produz qualquer tipo de poluição. - Estão menos dependentes das condições da costa. - Não produz qualquer tipo de poluição. - Estão menos dependentes das condições da costa. Desvantagens: - Instalações de potência reduzida; - Requer uma geometria da costa especial e com ondas de grande amplitude. - Impossibilita a navegação (na maior parte dos casos). - A deterioração dos materiais pela exposição à água salgada do mar.

Geotérmica

Regiões com potencial geotérmico

- O calor presente nos 10km superiores contém 50 mil vezes a energia somada das reservas de petróleo e gás natural. Hoje as geotérmioas geram apenas 10,5mw - Na última década, a energia geotérmica tem crescido a escassos 3% ao ano.

Fonte: http://www.newcontent.com.br/PlanoB.pdf pág: 166

mais de 3 mil mw

aquece 90% de suas casas

2ᵒ maior na produção 26% da eletricidade

país com 128 vulcões ativos - potencial para 6,9 mil mw

Líder africano, pretende em 2015 chegar a 2,4mil mw

18 usinas – 535mw

4 em operação e mais 180 a caminho Calor e água

quente para 200 mil residências

Eletricidade Aqui-cultura – Pesca

Gerar calor para casas Resfriamento de água

Estufas para produção de alimentos Aquecimento de água (spa’s, indústria, residêncial, hotel, piscinas)

Fonte: http://www.newcontent.com.br/PlanoB.pdf pág: 166

20,721,005/300 =

69.070 casas americanas

No Oregon - em Reno, Nevada e em Klamath Falls - supridas diretamente pelo calor geotérmico

Fonte: google earth

Vantagens : -Não necessita muito espaço; - Impacto ambiental é bastante reduzido. - Umas das mais benignas fontes de energia. - Produz energia independente de variações como chuvas, níveis de rios, etc. -Pode abastecer comunidades isoladas. - Baixo custo de operação, devido ao baixo custo do combustível. Geração de empregos (mão-de-obra barata e especializada). Desvantagens: - Não existirem muitos locais onde seja viável a instalação de uma central geotérmica (solo e temperatura são fundamentais); - Emissão de alguns gazes pode ser nocivo ao homem (CO2 e Sulfeto de Hidrogênio) - Energia finita - Aproveitamento Local -O calor perdido aumenta a temperatura do ambiente.

Geotérmica

Fonte: http://www.newcontent.com.br/PlanoB.pdf pág: 179

Gás Natural

Gás Natural - Reserva

O terceiro combustível fóssil, o gás natural, responde por 19% das emissões de CO2.

Gás Natural - Produção

Hidroelétrica

Conclusão

Conclusão

Enquanto o século 20 foi marcado pela globalização da economia energética mundial, com os mais diversos países disputando o petróleo, oriundo, em grande parte, do Oriente Médio, este século verá a ascensão das energias eólica, solar e geotérmica. E também a eletrificação da economia. O setor de transporte mudará de automóveis a gasolina para híbridos gasolina/eletricidade recarregáveis, carros elétricos e trens de alta velocidade. Para cargas de longa distância, os caminhões a diesel serão trocados por sistemas à base de eletricidade. O movimento das pessoas e dos bens funcionará, na maior parte, por meio de eletricidade. Nessa nova economia energética, os edifícios dependerão quase que exclusivamente de eletricidade renovável para aquecimento, resfriamento e iluminação

http://www.thevenusproject.com/images/documents/designing-the-future/Portuguese/PortugueseDesigningTheFutureEBook.pdf Fonte: Balanço Energético Nacional

Poíticas Públicas Crescendo Interesses pessoais, financeiros e políticos Entrave aos interesses do Coletivo

Energia Eólica: Atlas do Potencial Eólico Brasileiro - http://www.cresesb.cepel.br/publicacoes/download/atlas_eolico/Atlas%20do%20Potencial%20Eolico%20Brasileiro.pdf Energia Geotérmica: HINRICHS, Roger A.; KLEINBACH, Merlin. Energia e Meio Ambiente. São Paulo: Cengage Learning, 2008. Cap. 17 POSTADO PELA ACADÊMICA ROSANA FOGLIATTO Energia Marítma: http://www.institutoideal.org/conteudo.php?&sys=biblioteca&arquivo=1&artigo=83&ano=2007 http://ofrioquevemdosol.blogspot.com/2011/05/mares-e-oceanos-iluminando-cidades.html Google Maps http://gestaoambientalfcago.blogspot.com/2009/11/brasil-energia-dos-gradientes-de.html http://www.institutoideal.org/conteudo.php?&sys=biblioteca&arquivo=1&artigo=83&ano=2007

Bibliografia

Conclusão: The Venus Project - http://www.thevenusproject.com/images/documents/designing-the-future/Portuguese/PortugueseDesigningTheFutureEBook.pdf Plano B - pág 153 - http://www.newcontent.com.br/PlanoB.pdf