a energia e o meio ambiente para o brasil: uma introduçãoa energia e o meio ambiente para o...
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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
%
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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 - giannini@cepel.br
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
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T
ÍPIC
O
(KW
)
APL
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(U
S$/M
Wh)
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EL
(U
S$/M
Wh)
CU
STO
G
ER
AÇ
ÃO
(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
Tecnologias em Foco(energia renovável complementar)
Solar Solar FotovoltaicaFotovoltaica
Solar Solar TTéérmicarmica
EEóólicalica
BiomassaBiomassa
PequenasPequenasCentraisCentraisHidroelHidroeléétricastricas
OutrasOutras: : GeotGeotéérmicasrmicas, , MarMarééss, , CCéélulaslulas CombustCombustííveisveis etc.etc.
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).
Tecnologias em Foco(energia renovável complementar)
Solar Solar FotovoltaicaFotovoltaica
Solar Solar TTéérmicarmica
EEóólicalica
BiomassaBiomassa
PequenasPequenasCentraisCentraisHidroelHidroeléétricastricas
OutrasOutras: : GeotGeotéérmicasrmicas, , MarMarééss, , CCéélulaslulas CombustCombustííveisveis etc.etc.
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
Tecnologias em Foco(energia renovável complementar)
Solar Solar FotovoltaicaFotovoltaica
Solar Solar TTéérmicarmica
EEóólicalica
BiomassaBiomassa
PequenasPequenasCentraisCentraisHidroelHidroeléétricastricas
OutrasOutras: : GeotGeotéérmicasrmicas, , MarMarééss, , CCéélulaslulas CombustCombustííveisveis etc.etc.
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
Tecnologias em Foco(energia renovável complementar)
Solar Solar FotovoltaicaFotovoltaica
Solar Solar TTéérmicarmica
EEóólicalica
BiomassaBiomassa
PequenasPequenasCentraisCentraisHidroelHidroeléétricastricas
OutrasOutras: : GeotGeotéérmicasrmicas, , MarMarééss, , CCéélulaslulas CombustCombustííveisveis etc.etc.
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
Conclusões: últimas notícias
Dificuldades a Serem Vencidas
x
Vitórias a Serem Alcançadas
Conclusões: últimas notícias
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
Conclusões: últimas notícias
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