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Prof. Dr. Ricardo Alan V. Ramos Departamento de Engenharia Mecânica Semana do Meio Ambiente 2005 UNESP - Ilha Solteira31/05/05 Fontes Alternativas de Energia.

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1 Prof. Dr. Ricardo Alan V. Ramos Departamento de Engenharia Mecânica Semana do Meio Ambiente 2005 UNESP - Ilha Solteira31/05/05 Fontes Alternativas de Energia e Mecanismo de Desenvolvimento Limpo

2 Energia Renovável Renovável Matriz Energética Brasileira

3 Energia 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.

4 Potencial de Aproveitamento de Radiação Solar

5 Coletores Solar e Painéis Fotovoltáicos

6 Impactos Sócio-ambientais Energia 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.

7 Energia 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.

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

9 Potencial Hidrelétrico Instalado

10 Potencial Hidrelétrico a ser Instalado

11 PCHs Existentes

12 Potencial de Aproveitamento de PCHs

13 Evolução das PCHs no Brasil

14 Tecnologias de Aproveitamento Energia 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.

15 Aspectos Sócio-ambientais Energia 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.

16 Biomassa 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.

17 Potencial de UTE a Biomassa Instalado

18 Potencial de Aproveitamento da Biomassa

19

20 Potencial do Setor Sucroalcooleiro

21 Evolução do Setor Sucroalcooleiro no Brasil

22 Biomassa Tecnologias de Aproveitamento Biomassa 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).

23 Biomassa Tecnologias de Aproveitamento Biomassa

24 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.

25 Potencial de Aproveitamento Eólico

26 Potencial Eólico Instalado

27 Aerogeradores

28 Evolução do Tamanho e da Potência Aerogeradores

29 Fazendas Eólicas

30 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-ambientais Energia Eólica

31 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 Derivados

32 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 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 Derivados

33 Potencial Instalado UTE Derivados de Petróleo

34 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 (CO 2 ), o metano (CH 4 ) e o óxido nitroso N 2 O. Impactos Sócio-ambientais Petróleo e Derivados

35 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 CO 2, N 2, H 2 S, 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 Natural

36 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 Natural

37 Potencial Instalado UTE Gás Natural

38 Gasodutos Brasileiros

39 Linhas de Transmissão Brasileiras

40 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 Natural

41 Fontes Alternativas de Energia Quadro Comparativo

42 Balanço de Energia Elétrica (Projeção) Balanço de energia

43 Evolução da Oferta de Energia no Brasil

44 Valores Médios por Fonte de Energia (R$/MWh) (R$/MWh)

45 Programa de Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA) Criado em 26/04/02 (Lei N o ) e revisado em 11/11/03 (Lei N o ); 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 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.

46 PROINFA – Mapa de Fontes

47 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.

48 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

49 Mudança da Temperatura Global nos Últimos Anos

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51 Dióxido de carbono (CO 2 ): Queima de combustíveis fósseis; Desmatamento; Queimadas. Metano (CH 4 ): Cultivo de arroz; Criação de gado; Decomposição anaeróbica de biomassa; Liberações de gás natural na cadeia produtiva de petróleo. Óxido nitroso (N 2 O): 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)

52 Contribuição das Fontes Emissoras de CO 2 Fonte EmissoraContribuição (%) Petróleo58 Queima de madeira16 Coque12 Carvão10 Gás Natural4

53 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

54 Decreto nº 07, de julho de 1999 Presidente: MCT Vice-Presidente: MMA Resolução nº 01, de dezembro de Comissão Interministerial de Mudança Global do Clima

55 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)

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57 Redução das emissões de GEE em 5,2% abaixo dos níveis de 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

58 Países industrializados que devem retornar suas emissões de gás de efeito estufa aos níveis 1990, no período de 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

59 Maiores Emissores de CO 2 do Mundo RankingPaísesQuantidade (mil toneladas) 1Estados Unidos China Rússia Japão Índia Alemanha Reino Unido Canadá Coréia do Sul Itália (incluindo San Marino) Ucrânia México Polônia França (incluindo Mônaco) África do Sul Austrália Brasil Irã Arábia Saudita Coréia do Norte68.794

60 Mecanismo de Desenvolvimento Limpo – MDL (Clean Development Mechanism) Comércio de Emissões (Emissions Trade) Implementação Conjunta (Joint Implementation) Mecanismos de Flexibilização

61 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

62 Fontes renováveis de energia; Eficiência / Conservação de energia; Reflorestamento e estabelecimento de novas florestas. Áreas com Potencial para Implantação de Projetos de MDL

63 Indicadores de Sustentabilidade para Projetos de MDL

64 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

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66 320 usinas no Brasil 33 usinas na Região Oeste Paulista Aproximadamente 50 têm co-geração de energia a partir do bagaço da cana Potencialidades do Mercado Usinas de Açúcar e Álcool

67 Gases causadores do efeito estufa no setor sucroalcooleiro Atividades na Produção de Cana, Açúcar e Álcool kg CO 2 / ton Cana Atividade 1: Produção, Colheita e Transporte da Cana Fixação (fotossíntese) de carbono da atmosfera+ 694,7 Liberação de CO 2 pelo uso de combustíveis (diesel) na lavoura– 4,7 Liberação de CO 2 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 N 2 O do solo pelo uso de adubação nitrogenada– 3,2 Liberação de CO 2 na produção dos insumos da lavoura (mudas, herbicidas, pesticidas, etc.) – 6,7 Liberação de CO 2 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 CO 2 na fermentação alcoólica– 38,1 Liberação de CO 2 na fabricação dos insumos da indústria(cal,, etc.)– 0,5 Liberação de CO 2 na produção dos equipamentos e prédios, instalações industriais – 2,8 Liberação de CO 2 na queima de todo o bagaço, substituindo óleo combustível, na produção de açúcar e álcool – 231,6 Emissão evitada de CO 2, 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 CO 2 na queima do etanol, em motores automotivos– 79,1 Liberação de CO 2, pelo uso de etanol em motores automotivos, em vez de gasolina + 126,7 Total das Emissões Evitadas+ 206,8

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71 Referências

72 Obrigado pela Atenção! (18)


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