Fontes Alternativas de Energia
e
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
Prof. Dr. Ricardo Alan V. Ramos
Departamento de Engenharia Mecânica
Semana do Meio Ambiente 2005
UNESP - Ilha Solteira
31/05/05
Matriz Energética Brasileira
Energia
Renovável
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.
Potencial de Aproveitamento de Radiação Solar
Coletores Solar e Painéis Fotovoltáicos
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.
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.
Energia Hidráulica

O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado
em cerca de 260 GW.
Potencial Hidrelétrico Instalado
Potencial Hidrelétrico a ser Instalado
PCHs Existentes
Potencial de Aproveitamento de PCHs
Evolução das PCHs no Brasil
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.
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.
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.
Potencial de UTE a Biomassa Instalado
Potencial de Aproveitamento da Biomassa
Potencial de Aproveitamento da Biomassa
Potencial do Setor Sucroalcooleiro
Evolução do Setor Sucroalcooleiro no Brasil
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).
Tecnologias de Aproveitamento
Biomassa
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 Eólico
Potencial Eólico Instalado
Aerogeradores
Evolução do Tamanho e da Potência
Aerogeradores
Fazendas Eólicas
Aspectos Sócio-ambientais
Energia Eólica



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.
Petróleo e Derivados



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



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.
Potencial Instalado UTE Derivados de Petróleo
Impactos Sócio-ambientais
Petróleo e Derivados

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.
Gás Natural



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.
Geração Termelétrica a Gás 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.
Potencial Instalado UTE Gás Natural
Gasodutos Brasileiros
Linhas de Transmissão Brasileiras
Impactos Sócio-ambientais
Gás Natural



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.
Fontes Alternativas de Energia
Quadro Comparativo
Balanço de Energia Elétrica
(Projeção)
Balanço de energia
Evolução da Oferta de Energia no Brasil
Valores Médios por Fonte de Energia
(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.
Aquecimento Global e Conseqüências
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.)
Mudança da Temperatura Global nos Últimos Anos
Gases de Efeito Estufa (GEE)
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)
Contribuição das Fontes Emissoras de CO2
Fonte Emissora
Contribuição (%)
Petróleo
58
Queima de madeira
16
Coque
12
Carvão
10
Gás Natural
4
Convenção Quadro sobre
Mudanças Climáticas - CQMC
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
Comissão Interministerial de
Mudança Global do Clima
Decreto nº 07, de julho de 1999
Presidente: MCT
Vice-Presidente: MMA
Resolução nº 01, de dezembro de 2003.
Conferências das Partes (COPs)
 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)
Protocolo de Kyoto
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%).
Anexo I
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
Maiores Emissores de CO2 do Mundo
Ranking
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
Mecanismos de Flexibilização
de Desenvolvimento Limpo – MDL
(Clean Development Mechanism)
Mecanismo
Comércio
de Emissões (Emissions Trade)
Implementação
Conjunta (Joint Implementation)
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo - MDL
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
Áreas com Potencial para Implantação de
Projetos de MDL
Fontes
renováveis de energia;
Eficiência
/ Conservação de energia;
Reflorestamento
florestas.
e estabelecimento de novas
Indicadores de Sustentabilidade
para Projetos de MDL
Primeiros Passos para Implantação
de um Projeto de MDL
Buscar empresa idônea que faça estudo
preliminar do projeto
Elaborar Documento de Concepção do Projeto
(PDD)
Buscar financiamento / compradores
Potencialidades do Mercado
Usinas de Açúcar e Álcool
320 usinas no Brasil
33 usinas na Região Oeste Paulista
Aproximadamente 50 têm co-geração de energia
a partir do bagaço da cana
Gases causadores do efeito estufa no setor sucroalcooleiro
Atividades 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
Liberação de CO2 pelo uso de combustíveis (diesel) na lavoura
Liberação de CO2 na queima do canavial (80% das pontas e folhas)
+ 694,7
– 4,7
– 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
Referências
 www.mct.gov.br
www.aneel.gov.br
www.eletrobras.gov.br
www.mme.gov.br
www.mma.gov.br
www.unfccc.int
www.globalchange.org
www.petrobras.com.br
www.redegasenergia.com.br
Obrigado pela Atenção!
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(18) 3743-1054