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Fontes de Energia Renováveis

 Neste espaço, serão apresentados informações sobre as conhecidas fontes de energia renováveis no mundo. Para maiores aprofundamentos e detalhes, recomenda-se consultar os relatórios abaixo ou os sites da sessão Links Interessantes.

  • Atlas da Energia Elétrica do Brasil (2008), elaborado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Acesse aqui.
  • Anuário Estatístico de Energia Elétrica (2013), elaborado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Acesse aqui.
  • Plano Nacional de Energia (2008), elaborado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Acesse aqui.

 

Índice de fontes de energia renováveis:

 

ENERGIA HIDRÁULICA

De acordo com dados de 2010 da International Energy Agency (IEA), a China é o maior gerador de energia hidrelétrica do mundo, com 713,8 TWh (TeraWatts por hora) de capacidade. O Brasil ocupa a segunda posição com 403,3 TWh, seguido do Canadá (348 TWh), Estados Unidos (260,2 TWh) e Rússia (164,8 TWh).

Para que seja possível gerar energia hidrelétrica, é preciso levar em conta 3 fatores: vazão do rio, quantidade de água disponível por período de tempo e as quedas d'água, naturais ou artificiais.

A usina em si contém uma barragem, um sistema de captação e adução de água, uma casa de força e um vertedouro, todos funcionando sistematicamente, de forma integrada. A barragem formará o reservatório da usina interrompendo o curso de um determinado rio. Nela, a água já tem a altura necessária para que sua queda mova as pás de uma turbina, que irão gerar energia elétrica. O reservatório também é uma forma de controlar o nível do rio em épocas de chuva ou seca.

Saindo do reservatório e passando pela queda d'água, esta será conduzida por túneis, canais ou dutos metálicos até a caixa de força, onde estão as turbinas conectadas a um gerador. Com o movimentos giratório das turbinas, o gerador pode transformar a energia cinética (movimento) em energia elétrica. Após este processo, a água retorna ao leito natural do rio. 

Por fim, o vertedouro regula a quantidade de água nos reservatórios da usina. Se eles ficarem acima da capacidade, seja por excesso de chuva ou vazão do rio, o vertedouro permitirá a saída deste excesso de água, evitando problemas como enchentes nas áreas ao redor.

Fonte: ANEEL e EPE.

 

BIOMASSA

Gerar energia elétrica a partir de biomassa resume-se em reunir matéria-prima orgânica, transformá-la em sub-produto para movimentar o maquinário associado e gerar a energia mecânica que é, em sequencia, convertida em energia elétrica por um gerador.

Existem diversos métodos para realizar este processo e a maioria procura produzir diferentes energéticos a partir de uma mesma forma de geração. Isso acabou se tornando um investimento para usinas de açúcar e álcool, que deixaram de descartar o bagaço da cana-de-açúcar.

Os métodos mais utilizados podem ser consultados detalhadamente, junto com outras informações, no Plano Nacional de Energia 2030, disponível aqui em pdf.

Citando rapidamente cada um, temos:

  • Ciclo a vapor com turbinas de contrapressão: ocorre a queima da biomassa em caldeiras, o calor da queima é utilizado para gerar vapor que moverá turbinas para geração de energia mecânica e, por conseguinte, energia elétrica. Este é o método mais desenvolvido e utilizado no Brasil.
  • Ciclo a vapor com turbinas de condensação e extração: a principal diferença entre este método e o anterior é que, neste sistema, as turbinas contam com condensadores e níveis de aquecimento da água para gerar vapor. Desta forma, apesar de necessitar de mais investimentos, este método tem maior eficiência, gerando mais energia elétrica.
  • Ciclo combinado integrado à gaseificação da biomassa: a biomassa é convertida em um gás energético através da oxidação parcial em temperaturas elevadas. Em seguida ele é usado em usinas térmicas movidas a gás, como matéria-prima do processo para geração de energia elétrica. Este método ainda requer avanços para se produzir um gás nas especificações adequadas.


A biomassa ainda não é uma fonte de energia competitiva, sendo muito pouco utilizada no mundo. Porém é muito promissora e com boas perspectivas de crescimento nos próximos anos.

Fonte: ANNEL e EPE.

 

BIOGÁS

O biogás é produzido naturalmente pela decomposição de dejetos orgânicos em aterros sanitários e esgotos da cidade, liberando diversos gases poluentes como metano, dióxido de carbono e nitrogênio. Porém, com a construção de aterros já preparados para receber usinas, a emissão destes gases estufa pode ser praticamente eliminada.

Existem três métodos utilizados para a obtenção limpa do biogás: o primeiro e mais simples é a combustão dos resíduos orgânicos do lixo. O segundo é a reação química, onde o calor necessário para converter o material sólido para gás é obtido através de reagentes. O terceiro método é o mais utilizado, onde se reproduz, artificialmente, a decomposição do material orgânico por microrganismos em ambiente anaeróbico, provocando a emissão do biogás.

Ele é utilizado em usinas termelétricas para gerar energia elétrica, diminuindo a dependência de combustíveis fósseis. Em áreas rurais pode ser usado para aquecimento e produzido a partir de dejetos de animais. Em alguns países mais desenvolvidos, como a Suécia, o biogás é usado como combustível de trens, carros e caminhões (Veja aqui).

O uso desta fonte, até 2006, representava 10,1% da produção energética mundial. No Brasil, segundo dados da ANEEL, existem 22 usinas de biogás gerando 64.857 kW de potência. Isso representa 0,05% da produção de energia elétrica brasileira.

Apesar da baixa participação no país, o biogás produzido em usinas é extremamente benéfico para o meio ambiente. Além de reduzir a emissão dos gases estufa, previne a contaminação do solo e lençóis freáticos ao utilizar a biomassa do lixo urbano, industrial ou rural. A exemplo, temos a Usina Verde, no Rio de Janeiro, que recebe 30 toneladas de lixo de aterros sanitários todos os dias. Utilizando o método da incineração, ela elimina os gases poluentes resultantes do processo e libera apenas vapor de água e carbono, sem prejudicar o meio ambiente. Desta forma, a usina produz energia elétrica sem o uso de combustíveis fósseis.

Fonte: ANEEL e BBC Brasil.

 

ENERGIA EÓLICA

Utiliza o vento como fonte primária. Sua energia cinética induz ao movimento das pás de um aerogerador que, através de um rotor, converte a energia mecânica em energia elétrica. O potencial de produção de um aerogerador depende, diretamente, da densidade do ar, da dimensão das pás e da velocidade do vento, além de outros aspectos geográficos como relevo e vegetação ao redor.

Entre as vantagens do uso de energia eólica temos o fator fonte renovável, sua disponibilidade em qualquer região, ausência de necessidade de importação e ausência de custos para obtenção. Uma desvantagem é que a tecnologia envolvida na construção de turbinas é bem cara e ainda necessita de maiores desenvolvimentos, elevando os preços por MWh produzido.

O Brasil possui uma capacidade eólica acima da média mundial, com ventos de pouca variação de velocidade e aumento de intensidade durante períodos de estiagem. Seu uso, junto com usinas hidrelétricas, permitiriam a formação de estoques de energia disponíveis para épocas de seca e poucas chuvas.

Dados da EPE (2007) mostram que o Nordeste possui o maior potencial eólico do Brasil (75GW), seguido pela região Sudeste (29,7 GW) e Sul (22,8 GW), onde se encontra o parque eólico de Osório, maior do país. Segundo o Banco de Informações de Geração da ANEEL, em 2014, havia 177 usinas eólicas em operação gerando 3.751.933 kW de energia, 101 empreendimentos em construção e 278 outorgados.

Um grande entrave para o desenvolvimento da energia eólica no Brasil é a necessidade de importação de muitos equipamentos e peças para a construção de parques eólicos. O país ainda não possui toda a tecnologia necessária para fabricar os próprios aerogeradores.

Um relatório de 2013 da World Wind Energy Association (WWEA) mostra que a China é o país com maior capacidade eólica instalada (91.324 MW), seguido pelo Estados Unidos (61.108 MW) e pela Alemanha (34.660 MW). Apesar do Brasil ainda não estar entre os 10 países com maior uso da energia eólica, ele é oitavo na lista dos países com novas instalações, em 2013.

 Fonte: ANEEL; EPE; WWEA.

 

ENERGIA SOLAR

Dependendo da forma de captação dos raios solares, pode-se obter energia elétrica ou térmica. Tradicionalmente, o sol era usado apenas como fonte de energia térmica, tanto em casas como em indústrias (para aquecimento da água ou secagem de grãos, por exemplo), porém a tendência de obter tanto calor quanto eletricidade já tomou conta do mercado. Utilizando uma superfície escura para captação, é obtido energia térmica (visto que cores escuras absorvem mais luz). Utilizando células ou painéis fotovoltaicos, é obtido eletricidade.

Para transformar a radiação coletada em energia elétrica, existem dois processos: o heliotérmico, em que a irradiação solar é transformada em calor, transportada para uma usina termelétrica e então convertida em eletricidade; E o processo fotovoltaico, em que a radiação é transformada em eletricidade no mesmo momento em que é captado, através de um material semicondutor (como o silício), de modo que se produza um fluxo eletrônico de acordo com a intensidade dos raios solares.  Neste segundo processo, é possível a produção de eletricidade mesmo em dias com nuvens, por isso este método é o que mais tem sido usado e desenvolvido, gerando gradativa diminuição de custos.

A energia solar possui baixa participação na geração mundial, porém seu uso tem crescido rapidamente assim como a energia eólica. Segundo dados da ANEEL, a Europa é a região que mais utiliza o sol como fonte de energia, com cerca de 74% da capacidade mundial instalada; Alemanha e Itália lideram o grupo. Fora da Europa há Estados Unidos, Japão e China como principais geradores.

A região Nordeste do Brasil tem uma incidência solar comparável com as melhores localidades do mundo para exploração desta fonte. No geral, o país inteiro tem boas condições para aproveitar a energia solar, com exceção da região sul. 

A energia solar também é muito pouco utilizada no Brasil, apesar da grande disponibilidade do recurso. Até julho de 2014, existiam 161 empreendimentos gerando 11.271 kW de eletricidade à partir de células fotovoltaicas. Isso representa menos de 1% da matriz energética nacional. Por enquanto, apenas um empreendimento foi outorgado e espera-se que sua potência atinja os 30.000kW.

O foco, no momento, é que usinas solares sejam instaladas nas zonas rurais, atendendo apenas demandas localizadas. Porém, é importante que mais pesquisas e investimentos sejam feitos para incentivar o desenvolvimento desta tecnologia  e para que este recurso, com tanta abundância no Brasil, seja melhor aproveitado, trazendo maior qualidade de vida e eficiência energética.

Fonte: ANEEL.

 

ENERGIA GEOTÉRMICA

Esta fonte utiliza o próprio calor da Terra para geração de energia. O calor vem de gêiseres ou do interior de rochas que aquecem a água e produzem vapor. Este é direcionado para usinas termelétricas e convertido, então, em eletricidade. Em alguns países, como México e Itália, utiliza-se vapor quente seco para movimentar turbinas e acionar geradores.

O método é conhecido a mais de um século, porém recebeu pouca atenção e se desenvolveu bem devagar. O Brasil não possui nenhum empreendimento explorando esta fonte e não apresenta projetos do tipo até o momento (2014). 

Vários países no mundo têm investido em usinas geotérmicas atualmente, como uma alternativa viável para a geração de eletricidade, uma vez que, segundo a BP, elas apresentam uma maior eficiência do que outras usinas de fontes renováveis como a solar e eólica. O motivo para a energia gerada por MW ser maior utilizando fontes geotérmicas é devido ao fato da fonte ser contínua o ano todo, não ser intermitente como o sol e o vento.

Dados de 2014 da BP mostram que o Estados Unidos apresenta a maior capacidade instalada de usinas geotérmicas, com mais de 3,4 GW de potência. Em seguida há as Filipinas (1,9 GW), Indonésia (1,3 GW) e México (0,8 GW). No total, a energia geotérmica representa 0,3% da geração energética mundial, mas em alguns países é uma das principais fontes para exploração, a exemplo da Islândia (29% da geração total do país), El Salvador (25%), Kenya (21%) e Nova Zelândia (15%).

Fonte: ANEEL; BP.

 

ENERGIA DAS MARÉS

Usinas marítimas utilizam a força das marés, correntes, ondas, energia térmica ou as variações de salinidade presentes no mar para gerar energia elétrica; tudo depende da movimentação das águas ou dos diferentes níveis entre a maré alta e a maré baixa.

Muitas das tecnologias envolvendo o aproveitamento das marés ainda estão em fase de desenvolvimento, sendo que Portugal é o país mais empenhado em pesquisas e projetos. A usina maremotriz é a tecnologia mais desenvolvida e já utilizada em alguns lugares do mundo. Nela, a onda do mar entra em uma câmara fechada, exercendo uma pressão interna que move as turbinas localizadas no interior da câmara. No movimento de saída das ondas o ar é sugado junto, fazendo as turbinas girarem em sentido contrário. O movimento destas turbinas é a força motriz para geração de energia elétrica.

Energia das marés ainda representa uma porcentagem muito baixa na geração mundial, 0,3% segundo dados da EPE em 2008, apesar de seu potencial anual ser de 22 mil TWh, com possibilidade de aproveitamento de 200 TWh. Não há evidências de que a exploração desta fonte irá aumentar significativamente nos próximos anos; espera-se que apenas em 2025 haja uma maior valorização e desenvolvimento da área.

No Brasil, a primeira usina elétrica que usa as ondas como recurso foi concluída em 2012, no Porto de Pecém, no Ceará. A usina é a primeira do tipo na América Latina.

[...] criado pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (Coppe) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e patenteado nos Estados Unidos. O sistema inédito tem apoio do governo do Ceará e foi financiado pela Tractebel Energia por meio do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), ao custo de R$ 18 milhões em quatro anos. (PRIMEIRA..., OGlobo, 2012)

Parte da energia gerada, cerca de 100 KW, irá abastecer o porto cearense. Outros 100 KW destina-se ao fornecimento de eletricidade para 60 famílias. A usina é um protótipo e ainda precisa de maiores desenvolvimentos. 

Segundo o jornal O Globo, os principais entraves que impedem o aproveitamento da energia das marés, no Brasil, são de caráter tecnológico. Por exemplo, são necessários instrumentos de precisão para apurar dados, além de equipamentos para conversão de fontes de energia em eletricidade.

Fonte: ANEEL e OGlobo.

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