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Curso Análise de Projeto de Energia Limpa Status das Tecnologias de Energia Limpa Casa Solar Passiva Fazenda Eólica Foto cedida por: Nordex Gmbh Foto cedida.

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1 Curso Análise de Projeto de Energia Limpa Status das Tecnologias de Energia Limpa Casa Solar Passiva Fazenda Eólica Foto cedida por: Nordex Gmbh Foto cedida por: McFadden, Pam DOE/NREL © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

2 Geração de Eletricidade com Resíduos de Madeira Objetivo Disseminar a informação sobre as tecnologias em energias renováveis (RETs) e medidas de eficiencia energética Disseminar a informação sobre as tecnologias em energias renováveis (RETs) e medidas de eficiencia energética Mercados Aplicações típicas Aquecimento Solar e Fotovoltaico da Água © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Warren Gretz, NREL PIX Foto cedida por: Vadim Belotserkovsky

3 Definições Eficiencia Energética Utilizar menos recursos energéticos para atender a mesma demanda por energia Energia Renovável Utilizar recursos naturais não esgotáveis para atender às necessidades energéticas Casa Solar Passiva Super Isolada Foto cedida por: Jerry Shaw Tecnologias de Energia Limpa ConvencionalEficienteEficiente e Renovável Demanda de Energia © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

4 Motivos para Tecnologias de Energia Limpa Ambientais Ambientais Mudanças climáticas Poluição local Economicas Economicas Custos do ciclo de vida Esgotamento dos combustíveis fósseis Sociais Sociais Geração de empregos Redução das perdas de receitas locais Crescimento da demanda energética (x3 em 2050) Energia Eólica: Custo geração de eletricidade Anos Fonte: National Laboratory Directors Para o U.S. Department of Energy (1997) Custo Eletricidade © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

5 Características comuns às Tecnologias de Energia Limpa Em relação às tecnologias convencionais: Em relação às tecnologias convencionais: Normalmente, custos iniciais mais altos Geralmente, menores custos operacionais Ambientalmente mais limpas Normalmente com bom retorno em relação ao ciclo de vida © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

6 Custo Total de um Sistema de Geração ou Consumo de Energia Custo total Custo total + custo anual com combustível e O&M + custo com grandes manutenções + custo com desativação + custo financeiro + etc. Custo de aquisição = Custo de aquisição © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

7 Tecnologias de Geração de Eletricidade à partir de Fontes Renováveis © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

8 Energia Eólica Tecnologia & Aplicações Precisa de bons ventos Precisa de bons ventos (>4 10 m/s) Areas costeiras, montanhas curvas, planícies abertas Aplicações: Aplicações: Rede Isolada Rede Central Southwest Windpower, NREL PIXPhil Owens, Nunavut PowerWarren Gretz, NREL PIX Fora da Rede Lâmina do rotor Vento Nascele com embreagem e Gerador Torre Vento Altura do rotor © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

9 Mercado de Energia Eólica Instalação Anual de Turbinas Eólicas pelo Mundo MW Capacidade mundial instalada (2003): MW (~20,6 milhões kWh/casa/ano e 30% fator de capacidade) Alemanha: MW Espanha: MW Estados Unidos: MW Dinamarca: MW MW em 2007 (previsão) Fontes: Danish Wind Turbine Manufacturers Association, BTM Consult, World Wind Energy Association, Renewable Energy World © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

10 Pequenas Hidroelétricas Tecnologia & Aplicações Tipos de Projetos: Tipos de Projetos: Reservatório À fio d´àgua Aplicações: Aplicações: Rede Central Rede Isolada Fora da Rede Turbina Francis COMPONENTES DE UM SISTEMA HIDROELÉTRICO Barragem Comportas Casa de Força Linha de transmissão Gerador Turbina Tubo de dreno Adução Cabeceira Corredeira © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

11 Mercado de Pequenas Hidroelétricas 19% da eletricidade no mundo é produzida por pequenas e grandes hidroelétricas 19% da eletricidade no mundo é produzida por pequenas e grandes hidroelétricas No mundo: No mundo: MW instalados (potência < 10 MW) Previsão: a MW em 2020 China: China: plantas existentes (potência < 25 MW) MW instalados Além de MW econ. viáveis Europa: Europa: MW instalados Além de MW econ. viáveis Canadá: Canadá: MW instalados Além de MW econ. viáveis Fontes de dados: ABB, Renewable Energy World, and International Small Hydro Atlas Pequena Central Hidroelétrica © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

12 Fotovoltaica (PV) Tecnologia & Aplicações Sistema PV doméstico Bombeio de água PV Prédio integrado conectado à rede PV Células PV Luz Bateria Acumulador © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Strong, Steven DOE/NREL Foto cedida por: Tsuo, Simon DOE/NREL Central de Geração PV Medidor Geração Distrubuída Medidor Rede Elétrica

13 Mercado Fotovoltaico Instalações Anuais Fotovoltaicas no Mundo MW p Capacidade Mundial instalada (2003): MW p (~1,2 milhões kWh/casa/ano) 32% Aumento de encomendas 2003 Fonte: PV News © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

14 Cogeração (CHP) Produção simultânea de dois ou mais tipos de energias úteis, a partir de uma única fonte energética Produção simultânea de dois ou mais tipos de energias úteis, a partir de uma única fonte energética © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Eficiência da recuperação de calor (55/70) = 78,6% Eficiência Total ((30+55)/100) = 85,0% Gas de Exaustão Calor Calor + Exaustão Sistema de Energia Gerador Combustível Carga térmica Carga Elétrica Eletricidade Caldeira de Recuperação 100 unidades 70 unidades 30 unid. 15 unidades 55 unidades

15 Cogeração Aplicações, Combustíveis e Equipamentos Máquina Alternativa para Geração de Energia Várias AplicaçõesVários Combustíveis Vários Equipamentos Biomass for CHP © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Gretz, Warren DOE/NREL Foto cedida por: Gaz Metropolitan Foto cedida por: Rolls-Royce plc Ciclo de Coleta do Gás do Aterro Sanitário Sistema de tubos para coleta do Gás Filtro Resfriador /secador Produção de Energia Processo Produção de Vapor Compressor Tocha

16 Cogeração Aplicações Prédios individuais Prédios individuais Comerciais e industriais Comerciais e industriais Condominios Condominios Sistemas energéticos distritais (p.ex. Comunidades) Sistemas energéticos distritais (p.ex. Comunidades) Processos industriais Processos industriais Micro turbina em estufa Cogeração à GFL para aquecimento distrital, Suécia Cogeração, Prefeitura de Kitchener © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Urban Ziegler, NRCan

17 Cogeração Tipos de Combustível Foto cedida por: Joel Renner, DOE/ NREL PIX Geiser Geotérmico Biomassa para Cogeração Combustíveis Renováveis Combustíveis Renováveis Resíduos de madeira Gas de Lixo (LFG) Biogás Subprodutos agrícolas Bagaço Reflorestamentos etc. Combustíveis fósseis Combustíveis fósseis Gas natural Diesel (óleo tipo #2) Carvão, etc. Energia Geotérmica Energia Geotérmica Hidrogênio, etc. Hidrogênio, etc. © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Gretz, Warren DOE/NREL

18 Cogeração Equipmentos & Tecnologias Equipamento de Resfriamento Equipamento de Resfriamento Compressores Chillers de Absorção Resfriamento livre Geração de eletricidade Geração de eletricidade Turbina à Gás Turbina à Gás de ciclo combinado Turbina à vapor Máquina Alternativa Célula de combustível Etc. Equipamento de Calor Equipamento de Calor Caldeiras Recuperadores de calor Foto cedida por: Rolls-Royce plc Turbina à Gás Equipamento de Resfriamento © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Urban Ziegler, NRCan

19 Cogeração Mercado Previsão de crescimento de 10 GW por ano 247 GW Mundo Substituindo energia de carvão 0,5 GW África do Sul Maioria Cogeração de bagaço p/ usinas de açúcar 4,1 GW Índia Ger. distribuída associada à instal. fora da rede 2,8 GW Brasil Fortes incentivos para energias renováveis 4,9 GW Inglaterra Mercado crescente para Cogeração municipal 11 GW Alemanha Cerca de 30% da eletricidade de Cogeração 65 GW Rússia Cogeração predominantemente à carvão 32 GW China Em expansão, políticas de apoio p/ Cogeração 67 GW EEUU Maioria para papel e celulose e indústria de óleo 12 GW Canadá ComentáriosCapacidadeRegião Fonte: World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

20 Energias Renováveis Tecnologias para Calor e Refrigeração © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

21 Calor a partir da Biomassa Tecnologia & Aplicações Cavaco de Madeira Planta de Calor Prédios individuais e/ou aquecimento distrital Foto cedida por: Wiseloger, Art DOE/NREL Foto cedida por: Oujé-Bougoumou Cree Nation Combustão controlada de madeira, resíduos agrícolas, resíduos municipais, etc., para geração de calor Combustão controlada de madeira, resíduos agrícolas, resíduos municipais, etc., para geração de calor © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

22 No mundo: No mundo: A combustão de Biomassa fornece 11% das Fontes Primárias de Energia (TPES) no mundo Mais de 20 GW th de sistemas de aquecimento à combustão controlada Países em desenvolvimento: Países em desenvolvimento: Cocinação, aquecimento Nem sempre sustentável Africa: 50% da TPES India: 39% da TPES China: 19% da TPES Países industrializados: Países industrializados: Calor, eletricidade, fogões à lenha Finlandia: 19% da TPES Suécia: 16% da TPES Áustria: 9% da TPES Dinamarca: 8% da TPES Canadá: 4% da TPES EEUU: 68% de todos os renováveis Mercado de Calor a partir da Biomassa Fonte: Ingwald Obernberger citing the Chamber of Agriculture and Forestry, Lower Austria Foto: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST Câmara de combustão Fonte: IEA Statistics– Renewables Information 2003, Renewable Energy World 02/ New Installations of Small Scale (<100 kW) Biomass Heating Systems in Austria Novas Instalações de Pequenos Sistemas de Aquecimento à Biomassa (< 100 kW) na Áustria © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

23 Aquecimento Solar do Ar Tecnologia & Aplicações Coletor não envidraçado para pré- aquecimento do ar Coletor não envidraçado para pré- aquecimento do ar O ar frio é aquecido quando passa pelos pequenos orifiícios na placa metálica de absorção (Solarwall TM ) O ar frio é aquecido quando passa pelos pequenos orifiícios na placa metálica de absorção (Solarwall TM ) Um ventilador circula o ar quente pelo prédio Um ventilador circula o ar quente pelo prédio Painel solar perfurado Ar Fresco Difusor da parede Ventilador © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

24 Pré aquecimento do ar de ventilação, dos prédios com grandes volumes de ar fresco Pré aquecimento do ar de ventilação, dos prédios com grandes volumes de ar fresco Também para secagem da colheita Também para secagem da colheita Custo competitivo para prédios novos ou grandes reformas Custo competitivo para prédios novos ou grandes reformas Prédio Industrial Secagem solar da colheita Foto cedida por: Conserval Engineering Mercado para Aquecimento Solar do Ar © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Conserval Engineering

25 Aquecimento Solar da Água Tecnologia & Aplicações Coletores Envidraçados e não envidraçados Coletores Envidraçados e não envidraçados Armazenamento de Água (tanque ou piscina) Armazenamento de Água (tanque ou piscina) Prédios Comerciais/Institucionais e Piscinas Aquacultura – Viveiro de Salmão © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

26 Mercado para Aquecimento Solar da Água Mais de 30 milhões de m 2 de coletores pelo mundo Mais de 30 milhões de m 2 de coletores pelo mundo Europa: Europa: 10 milhões de m 2 de coletores em operação Crescimento anual de 12% Alemanha, Grécia e Áustria Meta para 2010: 100 milhões de m 2 Forte mercado mundial para aquecedores solares de piscinas Forte mercado mundial para aquecedores solares de piscinas Barbados possui sistemas Barbados possui sistemas Foto cedida por: Chromagen Prédios Residenciais Conjuntos Residenciais e Piscinas Fonte: Renewable Energy World, Oak Ridge National Laboratory © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

27 Aquecimento Solar Passivo Tecnologia & Aplicações Fornecimento de 20 a 50% do aquecimento ambiental necessário na temporada de aquecimento Fornecimento de 20 a 50% do aquecimento ambiental necessário na temporada de aquecimento Ganhos solares obtidos com janelas de alto rendimento direcionadas para o Equador Ganhos solares obtidos com janelas de alto rendimento direcionadas para o Equador Armazenam calor na estrutura do prédio Armazenam calor na estrutura do prédio Utilizam sombra para reduzir ganhos do calor do verão Utilizam sombra para reduzir ganhos do calor do verão Inverno Verão Foto: Fraunhofer ISE (from Siemens Research and Innovation Website) Aquecimento solar passivo de apartamentos © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

28 Mercado para Aquecimento Solar Passivo Uso de janelas eficientes é prática comum nos padrões atuais de aquecimento solar passivo Uso de janelas eficientes é prática comum nos padrões atuais de aquecimento solar passivo Para novas construções – acréscimo mínimo de custos Para novas construções – acréscimo mínimo de custos Janelas de Alta eficiência Orientação do Prédio Sombra adequada Custo competitivo para novos prédios e reformas Custo competitivo para novos prédios e reformas Prédios comerciais Prédios residenciais © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Gretz, Warren DOE/NREL Foto cedida por: DOE/NREL

29 Bomba de Calor de Fonte Subterrânea Tecnologia & Aplicações Resfriamento e aquecimento de água/ambiental Resfriamento e aquecimento de água/ambiental Eletricidade opera em ciclo de compressão a vapor Eletricidade opera em ciclo de compressão a vapor Calor extraído do solo no inverno e rejeitado do solo no verão Calor extraído do solo no inverno e rejeitado do solo no verão Horizontal Ground-Loop Loop Vertical no solo © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

30 Mercado para Bomba de Calor de Fonte Subterrânea Prédios Comerciais, Industriais e Institucionais Foto cedida por : Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL GSHP Residencial No mundo: No mundo: unidades instaladas Capacidade Total de MW th Taxa de crescimento anual de 10% EEUU: instalações anualmente EEUU: instalações anualmente Suécia, Alemanha e Suiça são maiores mercados Europeus Suécia, Alemanha e Suiça são maiores mercados Europeus Canada: Canada: unidades residenciais unidades industriais e comerciais 435 MW th instalados © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

31 Outras Tecnologias de Energia Limpa Comerciais Combustíveis: etanol e biodiesel Combustíveis: etanol e biodiesel Sistemas eficientes de refrigeração Sistemas eficientes de refrigeração Motores de velocidade variável Motores de velocidade variável Sistemas de iluminação e Luz do dia eficientes Sistemas de iluminação e Luz do dia eficientes Recuperação de calor de ventilação Recuperação de calor de ventilação Outros Outros Foto cedida por: David and Associates DOE/NREL Foto cedida por: Robb Williamson/ NREL Pix Iluminação eficiente e Luz do dia Combustível oriundo de resíduo agrícola Refrigeração eficiente no Rinque de Patinação © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

32 Tecnologias de Energia Limpa Emergentes Energia térmica Solar Energia térmica Solar Energia térmica Oceânica Energia térmica Oceânica Energia das marés Energia das marés Energia das correntes oceânicas Energia das correntes oceânicas Energia das ondas Energia das ondas etc. etc. Foto cedida por: Sandia National Laboratories DOE/NREL Planta de Energia Solar através de Parabólicas Receptor central da Planta de Energia Solar © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – Foto cedida por: Gretz, Warren DOE/NREL

33 Existem oportunidades de retorno comprovado Existem oportunidades de retorno comprovado Muitos casos de sucesso Muitos casos de sucesso Mercado em expansão Mercado em expansão Estão disponíveis oportunidades para a eficiência energética e recursos para energias renováveis Estão disponíveis oportunidades para a eficiência energética e recursos para energias renováveis Foto cedida por: Michael Ross Renewable Energy Research Foto cedida por: Price, Chuck Sistema Hibrido Parks Canada de PV-Eólica (Arctico em 81°N) Telefone PV Foto cedida por: Nordex Gmbh Instalação de turbina eólica de 600 kWConclusões © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.

34 Perguntas ? © Ministério de Recursos Naturais do Canadá 2001 – 2005.


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