download - Cresesb - Cepel

Hamilton Moss, Ricardo Dutra
www.cresesb.cepel.br
Energia: Lições do Passado;
Tendências para o Futuro
I Simpósio Internacional
Ambiente Global
9 a 13 de Julho de 2007

Energia: Lições do Passado;
Tendências para o Futuro
Fontes de Energia: Energia Brasil e Mundo
Energia no novo século
Novas fontes:
�� Estado Atual e perspectivas
�� Programas em andamento
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BRASIL- MATRIZ ENERGÉTICA
Gás Natural
5,5%
Novas Energias
2,2%
Petróleo
47,1%
Novas Energias
Renováveis
13,5%
Biomassa Moderna
11,3%
Grandes
Hidroelétricas
12,8%
Energias Renováveis
35,4%
Nuclear
1,2%
Biomassa
Tradicional
(renovável)
9,1%
Carvão
7,4%
Biomassa
Tradicional
(“insustentável”)
3,4%

6,7 %
Geração Elétrica
39,8 %
PETRO
4,67%
19,6 % GÁS
10,38%
16,1%
CARVÃO
1,36%
BIOMASSA
NUCLEAR 3,48%
1,92%
(Fonte: ANEEL,2006)
2,1% (outros)
EÓLICA
0,13%
TOTAL
IMPORTAÇÃO
7,83%
HIDRO
70,23%
16,1%
O Sol envia para a
Terra energia
equivalente a cerca
de 10.000 vezes o
consumo mundial
de energia bruta

Radiação Solar Global
Fonte: Wikipedia
Atlas Solarimétrico do Brasil
UFPE

Radiação Solar Global
Média Anual
Potencial Solar por Região
Região Norte
43,3 %
Região
Centro-Oeste
Centro Oeste
19,3 %
Região Sul
6,4 %
Região Nordeste
20,5 %
Região Sudeste
10,5 %

Atlas de Irradiação Solar
SabSolar - UFSC
O Sol, Fonte Inesgotável
� 1a. Versão publicada em
outubro de 98 pelo
LABSOLAR/UFSC e pelo
INPE.
� É uma aplicação do
modelo físico BRAZILSR,
baseado em dados de
satélite geoestacionário.
� É representado por um
conjunto de mapas de
irradiação global.
Energia Renovável x Energia Fóssil: Fóssil diferença
entre “sempre sempre” ” e “nunca “ nunca mais” mais
Fonte: Fonte Folheto da CEMIG

Uso da Energia: Meio Ambiente
FONTE: Instituto de Pesquisa ambiental da Amazônia
Emissão de CO 2
de Diversas Tecnologias
Tecnologias
Tecnologias
Emissões
Emissões
de CO2
de
nos
CO2 nos
estágios
estágios
de
de
produção
produção
de
de
energia
energia
(ton/GWh)
(ton/GWh)
Planta
Planta
convencional
convencional
de
de
queima
queima
de
de
carvão
carvão
Planta
Planta
de
de
queima
queima
de
de
gás
gás
Pequenas
Pequenas
hidrelétricas
hidrelétricas
Energia
Energia
eólica
eólica
Solar
Solar
fotovoltaico
fotovoltaico
Grandes
Grandes
hidrelétricas
hidrelétricas
Solar
Solar
térmico
térmico
Lenha
Lenha
(Extração
(Extração
programável)
programável)
Extração
Extração
1
1
0
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-1.509
-1.509
Construção
Construção
1
1
0
0
10
10
7
7
5
5
4
4
3
3
3
3
Operação
Operação
962
962
484
484
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1.346
1.346
Total
Total
964
964
484
484
10
10
7
7
5
5
4
4
3
3
-160
-160
Fonte: "Renewable Energy Resources: Opportunities and Constraints 1990-2020" - World Energy Council - 1993

Uso da Energia: Custos de Externalidades*
(centavos de dólar por kWh)
Carvão: 1,94 a 14,60
Turbina a gás: 0,97 a 3,89
Nuclear: 0,19 a 0,58
Fazenda Eólica: 0,05 a 0,24
*Estimativa de custos para a sociedade e para o ambiente
decorrentes de uso de combustíveis fósseis e nucleares,
não incluindo lixo nuclear e custos de desativação.
Estudo da UE, ExtermE - WSJ - 2002
Uso da Energia: Tendência
FONTE: Informativo da Eletronuclear - agosto 2001

Universalização: metas e desafios
MME - 2004
Universalização: metas e desafios
10 0
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Evolução da eletrificação dos domicílios brasileiros (1970 a 2000)
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

Uso de Energia: Panorama
A busca de soluções para a problemática energética
passa atualmente por três caminhos:
� Busca de fontes renováveis de energia menos
agressivas ao meio ambiente.
� Melhoria da eficiência energética dos diversos
equipamentos transformadores de energia.
� Combate ao desperdício energético.
Uso de Energia: Conclusão
“Do ponto de vista ambiental, a
sustentabilidade do desenvolvimento depende,
entre outras medidas, da contenção das
emissões de gases poluentes, da conservação
das condições agricultáveis do solo, da não
contaminação das águas, da exploração
racional dos recursos fósseis e da melhor
utilização dos recursos renováveis”
Energia e Desenvolvimento Sustentável
Instituto de Economia da UFRJ,ELETROBRÁS, MME - 1998

Tecnologias em Foco
(energia renovável complementar)
Solar Fotovoltaica
Solar Térmica
Eólica
Biomassa
Pequenas
Centrais
Hidroelétricas
Outras: Outras Geotérmicas, Geotérmicas Marés, Marés Células Combustíveis etc.
Tecnologias em Foco
(energia renovável complementar)
Solar Fotovoltaica
Solar Térmica
Eólica
Biomassa
Pequenas
Centrais
Hidroelétricas
Outras: Outras Geotérmicas, Geotérmicas Marés, Marés Células Combustíveis etc.

Maturidade e Custos das
Tecnologias
TECNOLOGIA
POTENCI AL
(GW)
SOLAR
FOTOVOLTAICA -
HELIOTÉRMICA
TORRE
CENTRAL
-
TAMANHO
TÍPICO
(KW)
0.05
A
10
30.000
A
200.000
CILINDROS - 50.000
DISCOS
-
20
a
50
EÓLICA 30 300 a 2000
BIOMASSA 27.7
PCH’s
10
a
50.000
50
A
1.000
Em comparação de custos deve-se levar
em conta o da rede de distribuição
APLICAÇÃO
- INTERMITENTE
- GRID E
OFF-GRID
- BASE
- GRID
- BASE
- GRID
- BASE
-GRID E
OFF-GRID
-INTERMITENTE
-GRID E
OFF-GRID
-BASE
-GRID E
OFF-GRID
-VARIÁVEL
-GRID E
OFF-GRID
Aquecimento Solar
MATURIDADE
DA
TECNOLOGIA
DEMONSTRADA
(GRID)
COMERCIAL
(OFF-GRID)
PRÉ COMERCIAL
VIABILIDADE
TÉCNICA
MÉDIA
(GRID)
ALTA
(OFF-
GRID)
ALTA
COMERCIAL ALTA
DEMONSTRADA MÉDIA
COMERCIAL ALTA
COMERCIAL ALTA
COMERCIAL ALTA
CUSTO
INVESTIMENTO
(US$/KW)
4.000
a
9.000
1.000
a
4.800
2.600
a
5.000
800
a
5.100
700
a
1.200
500
a
2.500
1.000
a
3.000
CUSTO
O&M
(US$/MWh)
4
a
20
4
a
23
4
a
23
15
a
23
4
a
12
6
a
12
6
a
15
CUSTO
COMBUSTÍVEL
(US$/MWh)
0.
0.
0.
0.
0.
20
a
100
0.
CUSTO
GERAÇÃO
(US$/MWh)
250
a
500
100
a
250
130
a
250
100
a
250
35
a
120
38
a
78
35
a
102
EFICIÊNCIA
10
a
18
15
a
30
15
a
30
15
a
30
25
a
45
25
a
35
60
a
85

Uso Energia Elétrica Brasil (Residencial)
Como as pessoas usam a energia de um modo geral: geral
30%
4% 5%
6%
20%
25%
10%
Chuv. El.
Televisão
Iluminação
Máquina de Lavar
Outros
Gel. E Freezer
Ferro El.

Tecnologias de Conversão Direta
da Radiação Solar - Heliotermia
Cilindros
Discos
Tecnologias de Conversão Direta
da Radiação Solar - Heliotermia
Torre Central

Padre Manuel A. Gomes junto ao seu Pirelióforo
apresentado 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 Fotovoltaica
Solar Térmica
Eólica
Biomassa
Pequenas
Centrais
Hidroelétricas
Outras: Outras Geotérmicas, Geotérmicas Marés, Marés Células Combustíveis etc.

Tecnologia Fotovoltaica - Aplicações
Satélites de comunicação, sensoreamento, pesquisa etc
Tecnologia Fotovoltaica - Aplicações
Estações repetidoras de microondas,
rádio VHF/UHF ou TV

Avião Solar
Sistema Fotovoltaico
de Geração de Energia Elétrica

Energia e Inclusão Social
Escola da comunidade de Baixão do
Archanjo Município de Barra
A Exclusão Urbana
Sistema Fotovoltaico
N.S.P. Socorro - Manacapurú

Instalações Fotovoltaicas
Rio de Janeiro
Igreja, escola e posto de saúde
da comunidade de Água Fria
Município de São Fidélis
Instalações Fotovoltaicas
Tocantins
Crianças assistindo à TV pela
primeira
vez na comunidade de Boa Sorte
Município de Dianópolis
Sistema energético da comunidade
de Água Fria - Município de São
Fidélis
Sistema de bombeamento da
comunidade de Boa Sorte
Município de Dianópolis

Sistema de Bombeamento
Fotovoltaico
Abastecimento comunitário
de água da comunidade de
Amapá Grande
Município de Amapá - AMAPÁ
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 CIRM
Sistema energético no posto de
saúde e bombeamento da
comunidade de Lago Novo
Município de Tartarugalzinho -
AMAPÁ
Vista aérea da Estação Científica

Instalações Fotovoltaicas
Projeto Ribeirinhas – Amazonas
(Parceria Eletrobrás)
Transporte dos equipamentos
fotovoltaicos
Telhado Solar Fotovoltaico
Sistema solar fotovoltaico
instalado em N.S.P. Socorro –
Manacapurú
� Avaliação do desempenho de sistemas fotovoltaicos
conectados à rede
� Painel fotovoltaico de 16 kWp em operação desde 2002

CASA SOLAR EFICIENTE
“É COMO GUARDAR O SOL DE DIA PARA ACENDER À
NOITE DENTRO DE CASA”

Casa Solar Eficiente
Casa Solar Eficiente

Tecnologia Fotovoltaica
Sistemas Conectados à Rede
Sistema fotovoltaico sobre o telhado
de um condomínio residencial - Japão
Tecnologia Fotovoltaica
Sistemas Conectados à Rede
Painel fotovoltaico de a-Si a Si
integrado ao revestimento
da fachada de vidro em um
prédio no Japão

Tecnologias em Foco
(energia renovável complementar)
Solar Fotovoltaica
Solar Térmica
Eólica
Biomassa
Pequenas
Centrais
Hidroelétricas
Outras: Outras Geotérmicas, Geotérmicas Marés, Marés Células Combustíveis etc.
Aplicações da Energia Eólica
Catavento –
Bombeamento d’água
• Residências
• Fazendas
• Aplicações Remotas

Aplicações da Energia Eólica
Pequeno Porte
(�10 kW)
• Residências
• Fazendas
• Aplicações Remotas
Diagrama Típico de um
Sistema Eólico Isolado
Intermediário
(10-250 kW)
• Sistemas Híbridos
•Geração
Distribuída
Grande Porte (250 kW - 2+MW)
• Fazendas Eólicas
• Geração Distribuída

Os 10 Mais no Mundo
Capacidade Total
Alemanha
Espanha
EUA
India
Dinamarca
China
Itália
Reino Unido
Portugal
França
TOTAL 10 Mais
Resto do Mundo
TOTAL MUNDO
MW
20.000
11.615
11.603
6.270
3.136
2.604
2.123
1.963
1.716
1.567
63.217
11.004
74.221
Capacidade Instalada – Acumulada
(1995 – 2006)
ANO
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
MW TOTAL
4.800
6.100
7.600
10.200
13.600
17.400
23.900
31.100
39.431
47.620
59.091
74.221
Percentual do
Mercado
27,8
15,6
15,6
8,4
4,2
3,5
2,9
2,6
2,3
2,1
85,2
14,8
-

Aerogeradores de grande porte
Turbina Eólica de Brush
(1888) - 12 kW
Evolução do Perfil Aerodinâmico
Turbina Eólica Balaclava
(1931) – 100 kW

Desenvolvimento da Tecnologia
Diâmetro do rotor (m)
140
120
100
80
60
40
20
0
Aerogeradores de Série
Protótipos
50 kW
600 kW
500 kW
300 kW
1,500 kW
2,500 kW
5,000 kW
7.000 kW
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Ano
Sistemas de Grande Porte

Energia Eólica e o Meio Ambiente
Complementaridade dos
Regimes Hidráulico e Eólico
�� Utilização do Solo para
Atividades Agrícolas
�� Emissão de Gases
�� Emissão de Ruído
�� Impacto Visual
�� Impacto sobre a Fauna
Comparação entre o fluxo de água do
Rio São Francisco e o regime de vento no nordeste do Brasil.
(Fonte: www.eolica.com.br)

SAZONALIDADE DAS USINAS EÓLICAS DO PROINFA
Vazão (m3/s)
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Potencial Eólico
Atlas do Potencial Eólico Brasileiro
Eólicas - NE
Vazão do Rio São Francisco
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
PROINFA - Eólicas do NE (MWh)

Potencial Eólico por Região
Sistemas Híbridos
Armazenamento
Unidade de Controle e
Condicionamento de Potência
Carga

Sistema Híbrido de Joanes
Vila de Campinas; margem do
Rio Solimões; 120km Manaus
• Convênio CEPEL/CEAM e
National Renewable Laboratory
Ilha de Marajó (PA), Município de
Salvaterra; Salvaterra;
Fotovoltaico/Eólico
�� Convênio CEPEL/CELPA e o
National Renewable Laboratory
�� 10kWp FV; 40kW eólico
�� Operando desde maio/98
Sistema Híbrido de Campinas - AM
Fotovoltaico/Diesel
• 50kWp FV
• Em operação desde
maio/97

ILHA DE TRINDADE
LOCALIZAÇÃO
Fernando de Noronha
~1.167km
~360km
Trindade
Trindade

Localização prevista para o
sistema de geração
FV
Aerogeradores
Subestação
LOCALIZAÇÃO DA GERAÇÃO
Usina Refeitório
Enfermaria
e
Frigorífica
Alojamento

Substituindo Usina Nuclear por Energia Solar Fotovoltaica
e Energia Eólica
Áreas Equivalentes Necessárias – 10 TWh/ano
Eólico 570 km2
Solar 69 km2
Tecnologias em Foco
(energia renovável complementar)
Solar Fotovoltaica
Solar Térmica
Eólica
Ilha Grande
Biomassa
Pequenas
Centrais
Hidroelétricas
Outras: Outras Geotérmicas, Geotérmicas Marés, Marés Células Combustíveis etc.

PROINFA – (potencial)
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica
EÓLICO
Potencial Indicativo : 143.000 MW
Projetos autorizados : 6.601 MW*
SOLAR
Potencial de Aplicação: 100 MWp
PCH
Inventariado : 9.794 MW
Projetos autorizados : 3.936 MW *
(Fonte: EMME,2004)
BIOMASSA
Potencial Técnico sucro-alcooleiro : 8.000 MW
Arroz e papel celulose : 1300 MW
Projetos autorizados : 1.772 MW
Biomassa

Usina Hidroelétrica
Marmelos Zero – MG - 1889
PCHs

O Futuro das Fontes Renováveis de Energia

Energia e Inclusão Social
Conclusões: últimas notícias
“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
“Ás vezes ser moderno é olhar para trás”
Conclusões: últimas notícias
Dificuldades a
Serem Vencidas
x
Vitórias a Serem Alcançadas
Gilberto Gil

Conclusões: últimas notícias
Vitórias a Serem
Alcançadas
X
Dificuldades a Serem Vencidas
Conclusões: últimas notícias
“Ás vezes ser moderno é olhar para trás”
Gilberto Gil

Centro de Referência para Energia
Solar e Eólica Sérgio Brito – CRESESB
www.cresesb.cepel.br
Promover o desenvolvimento das energias solar e eólica
através da difusão de conhecimentos, da ampliação do diálogo
entre as entidades envolvidas e do estímulo à implementação
de estudos e projetos.