VI SEMINÁRIO INTERNACIONAL DO SETOR DE ENERGIA ELÉTRICA
Integração Energética na América Latina
28 a 30 de Agosto de 2011
Foz do Iguaçú – PR / Brasil
POSSIBILIDADES TECNOLÓGICAS DAS FONTES
RENOVÁVEIS (ALTERNATIVAS) DE ENERGIA
Prof. Dr. Ennio Peres da Silva
Laboratório de Hidrogênio da UNICAMP
Instituto de Física “Gleb Wataghin”
Universidade Estadual de Campinas
Fontes de energia
Fontes convencionais e alternativas
DEFINIÇÕES:
Fontes convencionais de energia: aquelas que atualmente são
utilizadas com elevada intensidade (quantitativamente) e
representam percentagens importantes da matriz energética.
Fontes alternativas de energia: aquelas que atualmente são
utilizadas com baixa intensidade (quantitativamente) e não aparecem
ou aparecem em percentagens insignificantes na matriz energética.
Observações:
1- Fontes consideradas convencionais em alguns países podem ser alternativas em outros,
pois dependem de suas participações nas matrizes energéticas, que são diferentes em
cada caso.
2- Fontes consideradas alternativas em uma determinada época podem ser convencionais
em outras, e vice versa, pois os usos das fontes em cada país evoluem no tempo.
Fontes e desenvolvimento tecnológico
Fontes convencionais:
 mais desenvolvidas;
 melhor adaptadas e testadas;
 menores possibilidades de inovação.
Fontes alternativas:
 menos desenvolvidas;
 necessitam de avanços tecnológicos;
 maiores possibilidades de inovação.
Produção mundial de energia por fonte
Key World Energy Statistics 2008, IEA, 2008
Consumo mundial de energia por fonte
Fontes
Renováveis
Não renováveis
1973
12,5%
87,5%
2006
12,9%
87,1%
SUSTENTABILIDADE
Fontes Não Renováveis
Fontes Renováveis
INSUSTENTABILIDADE
Oferta de energia no Brasil por fonte
Ano: 2009
http://www.mme.gov.br/mme/galerias/arquivos/publicacoes/BEN/3__Resenha_Energetica/Resenha_Energetica_2009_-_PRELIMINAR.pdf
Fontes renováveis no Brasil
Principais fontes renováveis convencionais no Brasil em 2009:
 Biomassas (etanol; lenha; carvão vegetal) (78,0 Mtep)
 Hidráulica (37,0 Mtep equivalente a 390.988 GWh)
47,2%
Principais fontes renováveis alternativas no Brasil em 2009:
 Geotérmica (uso exclusivo para aquecimento)
 Solar (térmica e fotovoltaica) (cerca de 20 MW fotovoltaicos)
 dos Oceanos (ondas; marés e térmica) (em pesquisa)
 Biomassas (biogás; gaseificação) (biogás:  40 MW de aterros)
Fontes renováveis em transição no Brasil em 2009:
 Eólica (1.238 GWh)
 Biodiesel (1.608 mil m3 equivalentes a 0,6% do total da matriz)
Consumo de energia e emissões de CO2
Key World Energy Statistics 2008, IEA, 2008
O consumo de energia e o meio ambiente
Evolução do teor de gás carbônico na atmosfera
C.-J. Winter. Hydrogen and Solar Energy – ULTIMA Ratio Avoiding a “Lost Moment in
the Hystory of Energy”!, Proc. VIII World Hydrogen Energy Conference, V. 1, p. 3-47,
1990.
O consumo de energia e o meio ambiente
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/co2_data_mlo.html
O consumo de energia e o meio ambiente
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
O consumo de energia e o meio ambiente
http://www.ncdc.noaa.
gov/oa/climate/globte
mp.html
O consumo de energia e o meio ambiente
Emissões mundiais de CO2 por região, 1970 - 2020
Fonte: Histórico: Energy Information Administration (EIA), Office of Energy Markets and End
Use, International Statistics Database and International Energy Annual 1999, DOE/EIA-219(99)
(Washington, DC, January 2001). Projeções: EIA, World Energy Projection System (2001).
O consumo de energia e o meio ambiente
Conseqüências do aumento da temperatura da biosfera da Terra:
- aumento do nível do mar;
- alteração no suprimento de água doce;
- maior número de ciclones;
- tempestades de chuva e neve fortes e mais
freqüentes;
- forte e rápido ressecamento do solo.
Fonte: Efeito Estufa e a Convenção sobre Mudança do Clima, MCT, 1999.
O consumo de energia e o meio ambiente
Alternativas para a redução dos impactos ambientais:
(sem reduzir o padrão de consumo de energia)
 Melhorar o uso das fontes fósseis (maior eficiência)
e/ou
 Aumentar a participação das fontes renováveis convencionais
e/ou
 Desenvolvimento das fontes renováveis alternativas
Fontes renováveis no Brasil
Principais convencionais:
Hidráulica
Biomassas (lenha; etanol; carvão vegetal)
Principais alternativas:
 Geotérmica
Solar fotovoltaica
Dos oceanos (ondas; marés e térmica)
Biomassas (biogás; gaseificação)
Em transição:
Eólica
Biodiesel
Incremento das fontes renováveis
e alternativas
Justificativas:
- Redução da oferta de petróleo (futuramente)
- Segurança no suprimento
- Emissões de gases de efeito estufa
- Necessidade de aumento das eficiências de conversão
- Restrições sociais ao uso da energia nuclear
- Dificuldades técnicas da fusão nuclear
Fontes renováveis (alternativas)
Biomassas
Biomassas: etanol convencional
Etanol de Primeira Geração:
Biomassas: etanol alternativo
Etanol de Segunda
Geração: hidrólise
“Em busca da
enzima filosofal”
Biomassas: etanol alternativo
Etanol de Segunda Geração: hidrólise
A energia da biomassa: biodiesel
Óleo Diesel
Biodiesel
Óleo combustível
400 l/ha
1200 l/ha
4000 l/ha
5900 l/ha
A energia da biomassa: biodiesel
Matérias primas para a
produção de biodiesel
Biomassas: biodiesel
Potencial brasileiro
Biomassas: biodiesel
Áreas a serem impactadas
pela produção intensiva dos
biocombustíveis
Impactos negativos:
Uso intensivo do solo
Consumo de água
Pressão sobre áreas de florestas
Competição por áreas agriculturáveis
Pressão sobre áreas indígenas ou de proteção ambiental
Biomassas: Biorefinarias
O conceito de Biorefinarias:
Biomassas: Biorefinarias
O conceito de Biorefinarias:
Fontes renováveis (alternativas)
Solar Fotovoltaica
A energia solar fotovoltaica
Primeira geração:
Uma única junção p-n; placas de silício mono ou policristalino;
tecnologia comercial dominante.
Segunda geração:
Uso de películas finas: silício amorfo, silício poli-cristalino ou
micro-cristalino, telureto de cádmio; mais baratas e menos
eficientes.
Terceira geração:
Junção p-n depende do semicondutor: células fotoeletroquímicas
(corantes) e células de nanocristais.
Células multi-junção:
Várias camadas de semicondutores diferentes, com diferentes
junções p-n, absorvendo largo espectro de frequências.
A energia solar fotovoltaica no mundo
A energia solar fotovoltaica no mundo
World's largest PV power plants[52]
DC Peak
Power
Location
Description
GW·h/year
154 MW**
Mildura/Swan Hill,
Australia[53]
Heliostat Concentrator Photovoltaic technology
(see Solar power station in Victoria)
270
62 MW*
Moura, Portugal[54] [55]
BP, Yingli Green Energy
(see Girassol solar power plant)
88
40 MW*
Muldentalkreis,
Germany[56] [57]
550,000 thin-film modules (First Solar) (see Waldpolenz
Solar Park)
40
20 MW
Beneixama,
Spain[58][59][60]
Tenesol, Aleo and Solon solar modules with Q-Cells cells
(see Beneixama photovoltaic power plant
30
14 MW
Nellis AFB, Nevada[61]
PowerLight PowerTracker system
(see Nellis Solar Power Plant)
30
A energia solar fotovoltaica no mundo
www.epia.org/datafigures/europe.html
A energia solar fotovoltaica no mundo
www.meti.go.jp/.../renewable/ref2001.html
A energia solar fotovoltaica no mundo
A energia solar fotovoltaica no mundo
Tecnologias em desenvolvimento
Concentradores parabólicos
http://ipdmhg0364atl2.
pubip.peer1.net/files/i
mages/figure3.screen.
gif
Luz Corporation
(Mojave, California,
USA)
Tecnologias em desenvolvimento
Torres solares
http://3.bp.blogspot.com/_b5hcKAB
PlGI/TOIkXgA0V9I/AAAAA
AAAjzI/HqsBPbLhLZs/s400/
6-909o.png
Fontes renováveis (alternativas)
Eólica
A energia eólica
A energia eólica no mundo
Potência instalada:
A energia eólica no mundo
A energia eólica no mundo
A energia eólica no mundo
Evolução dos custos de instalação:
Interação entre as fontes renováveis
Hidrogênio
Maior participação das fontes renováveis
Formas de energia diretamente produzidas pelas fontes:
• HIDRÁULICA:....................... energia elétrica (comercial)
• GEOTÉRMICA:...................... energia elétrica (comercial)
• EÓLICA:................................. energia elétrica (comercial)
energia mecânica (comercial)
• SOLAR FOTOVOLTAICA:...energia elétrica (comercial)
• SOLAR TÉRMICA:................ energia elétrica (em desenvolvimento)
energia térmica (comercial)
• BIOMASSA:............................ energia elétrica (comercial)
energia térmica (comercial)
combustíveis (comercial / desenvolv.)
• DOS OCEANOS:.................... energia elétrica (marés: comercial;
(marés, ondas, térmica)
outras: desenvolv.)
Maior participação das fontes renováveis
Produção de combustíveis através das fontes renováveis:
 Energia elétrica: - combustíveis sintéticos (metanol)
- eletrólise da água (H2)
 Combustíveis de biomassas: - madeira (sol.)
- carvão vegetal (sol.)
- etanol (liq.)
- biodiesel (liq.)
- gás de síntese (gas.)
- biogás (gas.)
A geração do hidrogênio via FRE
Melhor uso das fontes de energia
Tecnologias de conversão:
Fonte: BAUEN, A.; HART, D. Assessment of the environmental benefits of transport and stationary fuel cells;
Journal of Power Sources, Vol. 86, pgs. 482-494, Março/2000.
Aplicações estacionárias das CaCs
Características principais:
Potência: 200 kWe
Instalação: US$ 4,750 kW-1
Ideal:
US$ 1,710 kW-1
Custos: US$ 70 por MWh
(GN, manutenção)
Consumo: 247 m3 por MWh
Total:
PAFC, Modelo PC25 - UTC Fuel Cells
73% (eletricidade e calor)
Fonte: CENEH baseado em
comunicação com o LACTEC
Aplicações automotivas: protótipos
Ford
Daimler-Benz
Mazda
Honda
Toyota
GM
Daimler-Benz
Aplicações automotivas: protótipos
Toyota FCHV
Honda FCX Clarity
Aplicações automotivas: protótipos
June 18th, 2008: Two days ago Honda announced its first four FCX Clarity
customers and the first fuel-cell vehicle dealership network in the U.S.
Leasing for the FCX
Clarity starts at $600 a
month. The 134-hp
Honda FCX Clarity
gets a combined fueleconomy of 74mpg
according to EPA
mileage estimates and
car is capable of going
280 miles on one fill.
Programas de hidrogênio na AL
 ARGENTINA: Asociación Argentina del Hidrógeno (aaH2)
 BRASIL: Programa de Ciência, Tecnologia e Inovação para a
Economia do Hidrogênio (ProH2)
Centro Nacional de Referência em Energia do Hidrogênio (CENEH)
 (PARAGUAI): Universidad Nacional de Asunción e Itaipu
 OUTROS: grupos de P&D em universidades
Programa brasileiro de hidrogênio
Estruturação da Economia do Hidrogênio no Brasil. Araújo, S., MME, 2008
Protótipos de veículos a H2 na AL
ARGENTINA:
Renault 9 a H2
BRASIL:
VEGA II - UNICAMP
Fontes renováveis e alternativas
Conclusão
Fontes renováveis e alternativas
PRINCIPAIS DIFICULDADES PARA CONEXÃO DAS FRE(A) À
REDE:
 Custos mais elevados
 Intermitência e sazonalidade das fontes 
• Dificuldades de controle do despacho
• Incertezas no planejamento energético
• Maiores exigências no controle de qualidade da energia
Fontes renováveis e alternativas
MITIGAÇÃO DAS DIFICULDADES PARA CONEXÃO DAS
FRE(A) À REDE:
 Ganhos de escala (redução dos custos)
 Grande número de sistemas conectados à rede 
• Maior estabilidade na média da produção de energia
• Facilidade no planejamento energético
• Menores perturbações no controle de qualidade da energia
INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA LATINOAMERICANA
OBRIGADO
Laboratório de Hidrogênio da UNICAMP
http://www.ifi.unicamp.br/lh2/unicamp2.swf
[email protected]