UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina

Departamento de Química – DQM

Curso de Engenharia de Produção e Sistemas

Fontes Alternativas de Energia

DEPS – Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas 1

Matriz Energética BrasileiraMatriz Energética Brasileira

� Quase todas as fontes de energia – hidráulica, biomassa, eólica,combustíveis fósseis e energia dos oceanos – são formasindiretas de energia solar.

� A radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte deenergia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e parageração de potência mecânica ou elétrica.

Energia SolarEnergia Solar

� Dos processos de aproveitamento da energia solar, os mais usadosatualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica deenergia elétrica.

Energia SolarEnergia Solar

Coletores Solar e Painéis FotovoltaicosColetores Solar e Painéis Fotovoltaicos

� Esta energia pode ser convertida diretamente em energia elétrica,através de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais sedestacam o termoelétrico e o fotovoltaico. (Converter energia da Luz do Sol emenergia elétrica).

Impactos Sócio-ambientais Energia SolarEnergia Solar

� Uma das restrições técnicas à difusão de projetos deaproveitamento de energia solar é a baixa eficiência dos sistemasde conversão de energia;

� Sendo necessário o uso de grandes áreas para a captação deenergia em quantidade suficiente para que o empreendimento setorne economicamente viável;energia em quantidade suficiente para que o empreendimento setorne economicamente viável;

� Comparando-se, outros recursos, como a energia hidráulica, porexemplo, observa-se que a limitação de espaço não é tãorestritiva ao aproveitamento da energia solar.

� Características energéticas: disponibilidade de recursos,facilidade de aproveitamento e, principalmente, seu caráter

Energia HidráulicaEnergia Hidráulica

facilidade de aproveitamento e, principalmente, seu caráterrenovável.

� A energia hidráulica é proveniente da irradiação solar e daenergia potencial gravitacional, através da evaporação,condensação e precipitação da água sobre a superfícieterrestre.

� A participação da energia hidráulica na matriz energéticanacional é da ordem de 42%, gerando cerca de 90% de toda aeletricidade produzida no país.

� Com aumento de novas fontes, devido a restriçõessocioeconômicas e ambientais de projetos hidrelétricos e osavanços tecnológicos no aproveitamento de fontes não-convencionais, tudo indica que a energia hidráulica continuarásendo, a principal fonte geradora de energia elétrica do Brasil.

Energia HidráulicaEnergia Hidráulica

O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de 260 GW.

Tecnologias de AproveitamentoTecnologias de AproveitamentoEnergia HidráulicaEnergia Hidráulica

� Pequenos aproveitamentos diretos da energia hidráulica parabombeamento de água, moagem de grãos e outras atividadessimilares.

� O aproveitamento da energia hidráulica através do uso de turbinashidráulicas, devidamente acopladas a um gerador de correnteelétrica.

� A eficiência pode chegar a 90%, as turbinas hidráulicas sãoatualmente as formas mais eficientes de conversão de energiaatualmente as formas mais eficientes de conversão de energiaprimária em energia secundária.

Aspectos SócioAspectos Sócio--ambientais ambientais Energia HidráulicaEnergia Hidráulica

� O aproveitamento de potenciais hidráulicos para a geração deenergia elétrica exigiu a formação de grandes reservatórios e,conseqüentemente, a inundação de grandes áreas.

� Nestes casos, tratava-se de áreas produtivas e (ou) de grandediversidade biológica, exigindo a realocação de grandescontingentes de pessoas e animais silvestres.diversidade biológica, exigindo a realocação de grandescontingentes de pessoas e animais silvestres.

� A formação de reservatórios de acumulação de água eregularização de vazões provoca alterações no regime das águas e aformação de microclimas, favorecendo certas espécies (nãonecessariamente as mais importantes), e até mesmo extinguindo,outras.

BiomassaBiomassa

BiomassaBiomassa

� Do ponto de vista energético, biomassa é toda matéria orgânica (deorigem animal ou vegetal) que pode ser utilizada na produção deenergia.

� Como a energia hidráulica e outras fontes renováveis, a biomassa éuma forma indireta de energia solar.

� A energia solar é convertida em energia química, através dafotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seresvivos.

� Vantagens da biomassa é que, embora de eficiência reduzida, seuaproveitamento pode ser feito diretamente, através da combustãoem fornos, caldeiras, etc.

BiomassaBiomassa

Potencial de Usina Térmica com a Biomassa InstaladoPotencial de Usina Térmica com a Biomassa Instalado

Potencial do Setor SucroalcooleiroPotencial do Setor Sucroalcooleiro

Setores que produzem Açucar e Açucar e Álcool

Evolução do Setor Sucroalcooleiro no Brasil

Tecnologias de AproveitamentoBiomassa

� Aproveitamento da biomassa pode ser feito através da combustãodireta (com ou sem processos físicos de secagem, classificação,compressão, corte/quebra etc.).

� Processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação) e ou� Processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação) e ouprocessos biológicos (digestão anaeróbia e fermentação).

Tecnologias de AproveitamentoBiomassa

Energia Eólica

� Aproveitamento ocorre através da conversão da energia cinética detranslação em energia cinética de rotação, com o emprego deturbinas eólicas (aerogeradores) para a geração de energia elétrica,turbinas eólicas (aerogeradores) para a geração de energia elétrica,ou através de cataventos e moinhos para trabalhos mecânicos,como bombeamento de água.

� Geração de eletricidade: as primeiras tentativas surgiram no finaldo Século XIX, mas somente um século depois, com a crise dopetróleo, é que houve interesse e investimentos suficientes paraviabilizar o desenvolvimento e aplicação de equipamentos emescala comercial.

� Recentes desenvolvimentos tecnológicos têm reduzido custos emelhorado o desempenho e a confiabilidade dos equipamentos.

Energia Eólica

Energia Eólica

Turbinas eólicas (aerogeradores) para a geração de energiaelétrica.

Aspectos SócioAspectos Sócio--ambientaisambientaisEnergia Eólica

� Os principais impactos sócio-ambientais de usinas eólicasdestacam-se os sonoros e os visuais.

� Sonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordo comas especificações dos equipamentos.

� Impactos visuais são decorrentes do agrupamento de torres eaerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com umnúmero considerável de turbinas, também conhecidas comofazendas eólicas.

� Outro impacto negativo de centrais eólicas é a possibilidade deinterferências eletromagnéticas, que podem causar perturbaçõesnos sistemas de comunicação e transmissão de dados.

Petróleo e DerivadosPetróleo e Derivados� A geração de energia elétrica a partir de derivados de petróleo

ocorre por meio da queima desses combustíveis em caldeiras,turbinas e motores de combustão interna.

� O caso das caldeiras e turbinas é similar ao dos demais processostérmicos de geração e mais usado no atendimento de cargas deponta e/ou aproveitamento de resíduos do refino de petróleo.

� Os grupos geradores Diesel são mais adequados ao suprimentode comunidades e de sistemas isolados da rede elétricaconvencional.

Petróleo e DerivadosPetróleo e Derivados

� Com exceção de alguns poucos países da OCDE (Organização paraCooperação e Desenvolvimento Econômico), o uso de petróleopara geração de eletricidade tem sido decrescente desde os anos1970.

� Sistemas obsoletos das plantas de geração, os requerimentos deproteção ambiental e o aumento da competitividade de fontes

Petróleo e DerivadosPetróleo e Derivados

proteção ambiental e o aumento da competitividade de fontesalternativas são os principais responsáveis por isso.

� Contudo, o petróleo continua sendo muito importante na geraçãode energia elétrica nesses países, principalmente no suprimento decargas de pico e no atendimento a sistemas isolados.

Gasodutos BrasileirosGasodutos Brasileiros

Atividades na Produção de Cana, Açúcar e Álcool kg CO2/ ton Cana

Atividade 1: Produção, Colheita e Transporte da Cana

Fixação (fotossíntese) de carbono da atmosfera + 694,7

Liberação de CO2 pelo uso de combustíveis (diesel) na lavoura – 4,7

Liberação de CO2 na queima do canavial (80% das pontas e folhas) – 198,0

Liberação de outros gases de efeito estufa na queima do canavial (principalmente metano) – 5,0

Liberação de N2O do solo pelo uso de adubação nitrogenada – 3,2

Liberação de CO2 na produção dos insumos da lavoura (mudas, herbicidas, pesticidas, etc.) – 6,7

Liberação de CO2 na fabricação dos equipamentos agrícolas que serão usados na lavoura – 2,4

Oxidação dos resíduos não totalmente queimados no campo – 49,5

Gases causadores do efeito estufa no setor sucroalcooleiro

Atividade 2: Produção de Açúcar e Álcool

Liberação de CO2 na fermentação alcoólica – 38,1

Liberação de CO2 na fabricação dos insumos da indústria(cal, , etc.) – 0,5

Liberação de CO2 na produção dos equipamentos e prédios, instalações industriais – 2,8

Liberação de CO2 na queima de todo o bagaço, substituindo óleo combustível, na produção de açúcar e álcool – 231,6

Emissão evitada de CO2, pelo uso de bagaço na produção de açúcar (somente), em vez de óleo combustível ou carvão + 104,0

Atividade 3: Uso do Açúcar e do Álcool

Em princípio, em médio prazo praticamente todo o carbono no açúcar é oxidado (metabolizado, etc.) e volta à atmosfera – 97,0

Liberação de CO2 na queima do etanol, em motores automotivos – 79,1

Liberação de CO2, pelo uso de etanol em motores automotivos, em vez de gasolina + 126,7

Total das Emissões Evitadas + 206,8

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