prof. dr. ricardo alan v. ramos departamento de engenharia mecânica semana do meio ambiente 2005...
TRANSCRIPT
Prof. Dr. Ricardo Alan V. RamosProf. Dr. Ricardo Alan V. Ramos
Departamento de Engenharia MecânicaDepartamento de Engenharia Mecânica
Semana do Meio Ambiente 2005Semana do Meio Ambiente 2005
UNESP - Ilha Solteira
31/05/0531/05/05
Fontes Alternativas de Energia Fontes Alternativas de Energia ee
Mecanismo de Desenvolvimento LimpoMecanismo de Desenvolvimento Limpo
EnergiaEnergia RenovávelRenovável
Matriz Energética BrasileiraMatriz Energética Brasileira
Energia SolarEnergia Solar
Quase todas as fontes de energia – hidráulica, biomassa, eólica, combustíveis fósseis e energia dos oceanos – são formas indiretas de energia solar.
Além disso, a radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica, através de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais se destacam o termoelétrico e o fotovoltaico.
Entre os vários processos de aproveitamento da energia solar, os mais usados atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia elétrica.
Potencial de Aproveitamento de Radiação SolarPotencial de Aproveitamento de Radiação Solar
Coletores Solar e Painéis FotovoltáicosColetores Solar e Painéis Fotovoltáicos
Impactos Sócio-ambientais Energia SolarEnergia Solar
Uma das restrições técnicas à difusão de projetos de aproveitamento de energia solar é a baixa eficiência dos sistemas de conversão de energia, o que torna necessário o uso de grandes áreas para a captação de energia em quantidade suficiente para que o empreendimento se torne economicamente viável.
Comparando-se, contudo, a outros recursos, como a energia hidráulica, por exemplo, observa-se que a limitação de espaço não é tão restritiva ao aproveitamento da energia solar.
Energia HidráulicaEnergia Hidráulica
Características energéticas: disponibilidade de recursos, facilidade de aproveitamento e, principalmente, seu caráter renovável.
A energia hidráulica é proveniente da irradiação solar e da energia potencial gravitacional, através da evaporação, condensação e precipitação da água sobre a superfície terrestre.
A participação da energia hidráulica na matriz energética nacional é da ordem de 42%, gerando cerca de 90% de toda a eletricidade produzida no país.
Apesar da tendência de aumento de outras fontes, devido a restrições socioeconômicas e ambientais de projetos hidrelétricos e os avanços tecnológicos no aproveitamento de fontes não-convencionais, tudo indica que a energia hidráulica continuará sendo, por muitos anos, a principal fonte geradora de energia elétrica do Brasil.
Energia HidráulicaEnergia Hidráulica
O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de 260 GW.
Potencial Hidrelétrico InstaladoPotencial Hidrelétrico Instalado
Potencial Hidrelétrico a ser InstaladoPotencial Hidrelétrico a ser Instalado
PCHs ExistentesPCHs Existentes
Potencial de Aproveitamento de PCHsPotencial de Aproveitamento de PCHs
Evolução das PCHs no BrasilEvolução das PCHs no Brasil
Tecnologias de AproveitamentoTecnologias de AproveitamentoEnergia HidráulicaEnergia Hidráulica
Pequenos aproveitamentos diretos da energia hidráulica para bombeamento de água, moagem de grãos e outras atividades similares;
Aproveitamento da energia hidráulica através do uso de turbinas hidráulicas, devidamente acopladas a um gerador de corrente elétrica. Com eficiência que pode chegar a 90%, as turbinas hidráulicas são atualmente as formas mais eficientes de conversão de energia primária em energia secundária.
Aspectos Sócio-ambientais Aspectos Sócio-ambientais Energia HidráulicaEnergia Hidráulica
O aproveitamento de potenciais hidráulicos para a geração de energia elétrica exigiu a formação de grandes reservatórios e, conseqüentemente, a inundação de grandes áreas. Na maioria dos casos, tratava-se de áreas produtivas e (ou) de grande diversidade biológica, exigindo a realocação de grandes contingentes de pessoas e animais silvestres.
A formação de reservatórios de acumulação de água e regularização de vazões provoca alterações no regime das águas e a formação de microclimas, favorecendo certas espécies (não necessariamente as mais importantes) e prejudicando, ou até mesmo extinguindo, outras.
BiomassaBiomassa
Do ponto de vista energético, biomassa é toda matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizada na produção de energia. Assim como a energia hidráulica e outras fontes renováveis, a biomassa é uma forma indireta de energia solar. A energia solar é convertida em energia química, através da fotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seres vivos.
Uma das principais vantagens da biomassa é que, embora de eficiência reduzida, seu aproveitamento pode ser feito diretamente, através da combustão em fornos, caldeiras, etc. Para aumentar a eficiência do processo e reduzir impactos sócio-ambientais, tem-se desenvolvido e aperfeiçoado tecnologias de conversão eficiente, como a gaseificação e a pirólise.
Potencial de UTE a Biomassa InstaladoPotencial de UTE a Biomassa Instalado
Potencial de Aproveitamento da BiomassaPotencial de Aproveitamento da Biomassa
Potencial de Aproveitamento da BiomassaPotencial de Aproveitamento da Biomassa
Potencial do Setor SucroalcooleiroPotencial do Setor Sucroalcooleiro
Evolução do Setor Sucroalcooleiro no Brasil
Tecnologias de Aproveitamento BiomassaBiomassa
O aproveitamento da biomassa pode ser feito através da combustão direta (com ou sem processos físicos de secagem, classificação, compressão, corte/quebra etc.), processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação e transesterificação) ou processos biológicos (digestão anaeróbia e fermentação).
Tecnologias de Aproveitamento BiomassaBiomassa
Energia Eólica
Seu aproveitamento ocorre através da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com o emprego de 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 final do Século XIX, mas somente um século depois, com a crise do petróleo, é que houve interesse e investimentos suficientes para viabilizar o desenvolvimento e aplicação de equipamentos em escala comercial.
Recentes desenvolvimentos tecnológicos têm reduzido custos e melhorado o desempenho e a confiabilidade dos equipamentos.
Potencial de Aproveitamento EólicoPotencial de Aproveitamento Eólico
Potencial Eólico InstaladoPotencial Eólico Instalado
Aerogeradores
Evolução do Tamanho e da PotênciaEvolução do Tamanho e da PotênciaAerogeradoresAerogeradores
Fazendas EólicasFazendas Eólicas
Entre os principais impactos sócio-ambientais de usinas eólicas destacam-se os sonoros e os visuais. Os impactos sonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordo com as especificações dos equipamentos
Os impactos visuais são decorrentes do agrupamento de torres e aerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com um número considerável de turbinas, também conhecidas como fazendas eólicas.
Outro impacto negativo de centrais eólicas é a possibilidade de interferências eletromagnéticas, que podem causar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados.
Aspectos Sócio-ambientaisAspectos Sócio-ambientaisEnergia Eólica
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 processos térmicos de geração e mais usado no atendimento de cargas de ponta e/ou aproveitamento de resíduos do refino de petróleo.
Os grupos geradores Diesel são mais adequados ao suprimento de comunidades e de sistemas isolados da rede elétrica convencional.
Petróleo e DerivadosPetróleo e Derivados
Com exceção de alguns poucos países da OCDE (Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico) , o uso de petróleo para geração de eletricidade tem sido decrescente desde os anos 1970.
O obsoletismo das plantas de geração, os requerimentos de proteção ambiental e o aumento da competitividade de fontes alternativas são os principais responsáveis por isso.
Contudo, o petróleo continua sendo muito importante na geração de energia elétrica nesses países, principalmente no suprimento de cargas de pico e no atendimento a sistemas isolados.
Petróleo e DerivadosPetróleo e Derivados
Potencial Instalado UTE Derivados de PetróleoPotencial Instalado UTE Derivados de Petróleo
Os principais impactos da geração de energia elétrica a partir de derivados de petróleo decorrem da emissão de poluentes na atmosfera, principalmente os chamados gases de efeito estufa (GEE). Os mais problemáticos são o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso N2O.
Impactos Sócio-ambientais Petróleo e DerivadosPetróleo e Derivados
O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos gasosos, decorrentes da decomposição de matéria orgânica fossilizada ao longo de milhões de anos.
É composto principalmente por metano, com proporções variadas de etano, propano, butano, hidrocarbonetos mais pesados e também CO2, N2, H2S, água, ácido clorídrico, metanol e outras impurezas.
Outras características intrínsecas importantes são os baixos índices de emissão de poluentes, em comparação a outros combustíveis fósseis, rápida dispersão em caso de vazamentos, os baixos índices de odor e de contaminantes.
Gás NaturalGás Natural
A geração de energia elétrica a partir de gás natural é feita pela queima do gás combustível em turbinas a gás, cujo desenvolvimento é relativamente recente (após a Segunda Guerra Mundial).
Junto ao setor elétrico, o uso mais generalizado dessa tecnologia tem ocorrido somente nos últimos 15 ou 20 anos.
Restrições de oferta de gás natural, o baixo rendimento térmico das turbinas e os custos de capital relativamente altos foram, durante muitos anos, as principais razões para o baixo grau de difusão dessa tecnologia no âmbito do setor elétrico.
Geração Termelétrica a Gás NaturalGeração Termelétrica a Gás Natural
Potencial Instalado UTE Gás NaturalPotencial Instalado UTE Gás Natural
Gasodutos BrasileirosGasodutos Brasileiros
Linhas de Transmissão BrasileirasLinhas de Transmissão Brasileiras
Apesar das vantagens relativas do gás natural, quando comparado ao petróleo e ao carvão mineral, seu aproveitamento energético também gera impactos indesejáveis ao meio ambiente, principalmente na geração de energia elétrica.
Um dos maiores problemas é a necessidade de um sistema de resfriamento, cujo fluido refrigerante é normalmente a água.
Embora existam tecnologias de redução da quantidade de água necessária e mitigação de impactos, isso tem sido uma fonte de problemas ambientais, principalmente em relação aos recursos hídricos, em função do volume de água captada, das perdas por evaporação e do despejo de efluentes.
Impactos Sócio-ambientais Gás NaturalGás Natural
Fontes Alternativas de EnergiaFontes Alternativas de EnergiaQuadro ComparativoQuadro Comparativo
Balanço de Energia ElétricaBalanço de Energia Elétrica(Projeção)(Projeção)
Balanço de energia
Evolução da Oferta de Energia no BrasilEvolução da Oferta de Energia no Brasil
Valores Médios por Fonte de EnergiaValores Médios por Fonte de Energia (R$/MWh)(R$/MWh)
Programa de Fontes Alternativas de Energia Elétrica(PROINFA)
Criado em 26/04/02 (Lei No 10.438) e revisado em 11/11/03 (Lei No 10.762); Coordenado pelo MME e financiado pelo BNDES; Importante instrumento para a diversificação da matriz energética nacional, garantindo maior confiabilidade e segurança ao abastecimento; Contratação de 3.300 MW de energia no SIN produzidos por Fontes Eólica, Biomassa e Pequenas Centrais Hidrelétricas; Contratos com duração de 20 anos com garantia de uma receita mínima de 70% da energia contratada durante o período de financiamento e proteção integral quanto aos riscos de exposição do mercado de curto prazo.
PROINFA – Mapa de Fontes
PROINFA – Benefícios
Social: Geração de 150 mil postos de trabalho diretos e indiretos durante a construção e a operação, sem considerar os de efeito-renda; Tecnológico: Investimentos de R$ 4 bilhões na indústria nacional de equipamentos e materiais;Estratégico: Complementaridade energética sazonal entre os regimes hidrológico/eólico (NE) e hidrológico/biomassa (SE/S); Econômico: Investimento privado da ordem de R$ 8,6 bilhões;Meio Ambiente: A emissão evitada de 2,5 MtCO2/ano criará um ambiente potencial de negócios de Certificação de Redução de Emissão de Carbono, nos termos do Protocolo de Kyoto.
As ações decorrentes das atividades econômicas e industriais têm provocado alterações na biosfera, resultando na quase duplicação da concentração de Gases de Efeito Estufa (GEE) na atmosfera.
Temperatura média superficial da terra aumentará entre 1,4 e 5,8oC
Aumento global de chuvas;
Nível do mar subirá entre 9 e 88 cm;
Aumentará a incidência de eventos climáticos extremos (inundações, secas, ondas de calor, ciclones tropicais etc.)
Aquecimento Global e Conseqüências
Mudança da Temperatura Global nos Últimos Anos
Dióxido de carbono (CO2): Queima de combustíveis
fósseis; Desmatamento; Queimadas.Metano (CH4): Cultivo de arroz; Criação de gado; Decomposição anaeróbica de biomassa; Liberações de gás natural na cadeia produtiva de petróleo.Óxido nitroso (N2O): Produção de ácido nítrico e de fertilizantes; Combustão; Conversão da terra para a agricultura.Perfluorcarbonos (PCFs) e Hidrofluorcarbonos (HFCs): Produção de solventes; Refrigerantes; Aerossóis; Fabricação de espumas. Hexafluoreto de enxofre (SF6)
Gases de Efeito Estufa (GEE)
Contribuição das Fontes Emissoras de CO2
Fonte Emissora Contribuição (%)
Petróleo 58
Queima de madeira 16
Coque 12
Carvão 10
Gás Natural 4
Aprovada na Conferência das Nações Unidas sobre
Meio Ambiente e Desenvolvimento, ocorrida no Rio de
Janeiro em 1992 (ECO-92).
Propõe compromissos entre países signatários para
implementar ações concretas sobre redução dos níveis
de Gases de Efeito Estufa na atmosfera.
Entrou em vigor em 21 de março de 1994
Convenção Quadro sobre Mudanças Climáticas - CQMC
Decreto nº 07, de julho de 1999
Presidente: MCTVice-Presidente: MMA
Resolução nº 01, de dezembro de 2003.
Comissão Interministerial de Mudança Global do Clima
COP 3 – Quioto/1997 (Protocolo de Kyoto)
COP 6 – Haia/2000
COP 6 BIS – Bonn/2001 (Acordo de Bonn)
COP 7 – Marrakesh/2001 (Acordo de Marrakesh)
COP 8 – Nova Delhi/2002 (Declaração de Delhi)
Conferências das Partes (COPs)
Redução das emissões de GEE em 5,2% abaixo dos níveis
de 1990.
55 países que representem pelo menos 55% das emissões
de gases efeito estufa.
No Brasil foi ratificado no dia 19/06/02 e sancionado pelo
presidente no dia 23/07/03.
01/11/2004: 124 ratificaram (62%).
Protocolo de Kyoto
Países industrializados que devem retornar suas emissões de gás de efeito estufa aos
níveis 1990, no período de 2008-2012.
Incluem os 24 membros originais do OECD (Organização para Cooperação e
Desenvolvimento Econômico) , a União Européia e 14 países com
economias em transição
Anexo I
Maiores Emissores de CO2 do MundoRanking Países Quantidade (mil toneladas)
1 Estados Unidos 1.489.648
2 China 913.768
3 Rússia 390.616
4 Japão 316.164
5 Índia 279.899
6 Alemanha 227.364
7 Reino Unido 142.096
8 Canadá 133.890
9 Coréia do Sul 116.701
10 Itália (incluindo San Marino) 111.323
11 Ucrânia 100.427
12 México 99.964
13 Polônia 95.413
14 França (incluindo Mônaco) 92.878
15 África do Sul 86.532
16 Austrália 86.336
17 Brasil 78.666
18 Irã 78.585
19 Arábia Saudita 72.616
20 Coréia do Norte 68.794
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo – MDL (Clean Development Mechanism)
Comércio de Emissões (Emissions Trade)
Implementação Conjunta (Joint Implementation)
Mecanismos de Flexibilização
Objetivos: Reduzir emissões de GEE e promover o desenvolvimento sustentável em países em desenvolvimento.
Princípio: Permitir a países desenvolvidos investir em projetos de “redução de emissão” em países em desenvolvimento e utilizar os créditos para auxiliar no cumprimento de suas obrigações
Certificado de Redução de Emissões – CRE
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo - MDL
Fontes renováveis de energia;
Eficiência / Conservação de energia;
Reflorestamento e estabelecimento de novas florestas.
Áreas com Potencial para Implantação de Projetos de MDL
Indicadores de Sustentabilidade para Projetos de MDL
Buscar empresa idônea que faça estudo preliminar do projeto
Elaborar Documento de Concepção do Projeto (PDD)
Buscar financiamento / compradores
Primeiros Passos para Implantação de um Projeto de MDL
320 usinas no Brasil
33 usinas na Região Oeste Paulista
Aproximadamente 50 têm co-geração de energia a partir do bagaço da cana
Potencialidades do MercadoUsinas de Açúcar e Álcool
Gases causadores do efeito estufa no setor sucroalcooleiroAtividades 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
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
www.mct.gov.br www.aneel.gov.brwww.eletrobras.gov.brwww.mme.gov.brwww.mma.gov.brwww.unfccc.intwww.globalchange.orgwww.petrobras.com.brwww.redegasenergia.com.br
Referências
