Ágora: Ciência e Sociedade, 19/Fev/2016 - ulisboa.pt · Todos sabemos que as bactérias se...
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Ágora: Ciência e Sociedade, 19/Fev/2016
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2
A Terra é um sistema
termodinâmico quase
fechado: as únicas
trocas relevantes com
o exterior são de
energia.
Consequência: a
energia é a métrica da
sustentabilidade!
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4
Balanço da produção de electricidade e de trocas em Portugal Continental em Janeiro de 2016
Fonte: REN; Análise APREN
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Contexto: electrificação progressiva de fonte renovável
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5
Repartição de fontes na produção de electricidade em Portugal Continental em Janeiro de 2016
Fonte: REN; Análise APREN
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Contexto: electrificação progressiva de fonte renovável
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Módulos silício policristalino: curva de aprendizagem
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Contexto: electrificação progressiva de fonte renovável
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Electricidade solar: paridade com a rede
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Contexto: electrificação progressiva de fonte renovável
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8
Para não termos
problemas
energéticos hoje,
bastaria aproveitar
menos de 0,1% da
energia limpa que
recebemos
diariamente do sol!
Energia solar que atinge a terra anualmente
G U P
C
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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9
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
6,016,0
12,0
7,0
33,0
45,5
31,5
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0C
on
su
mo
diá
rio
de
en
erg
ia p
er
ca
pit
a
Transportes 0,5 7,0 31,5
Indústria e Agricultura 2,0 3,5 12,0 45,5
Casa e comércio 1,0 2,0 6,0 16,0 33,0
Alimentação 1,0 1,5 2,0 3,0 3,5 5,0
Primitivo CaçadorAgricultor
primitivo
Agricultor
avançadoIndustrial Tecnológico
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10
Todos sabemos que as bactérias se
reproduzem por duplicação: uma bactéria
divide-se em duas, que se dividem em quatro…
suponhamos que coloco
uma bactéria dentro de
uma garrafa vazia às
11:00 da manhã, que
elas se reproduzem uma
vez por minuto…
Adaptado de Albert Bartlett, Arithmetic, Population and Energy)
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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11
Todos sabemos que as bactérias se
reproduzem por duplicação: uma bactéria
divide-se em duas, que se dividem em quatro…
… e que verifico que, 1h
depois, às 12:00, as
bactérias se
reproduziram de
maneira a ocupar todo o
volume da garrafa…
Adaptado de Albert Bartlett, Arithmetic, Population and Energy)
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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12
Todos sabemos que as bactérias se
reproduzem por duplicação: uma bactéria
divide-se em duas, que se dividem em quatro…
A que horas estava
metade do volume da
garrafa totalmente
ocupado?
Adaptado de Albert Bartlett, Arithmetic, Population and Energy)
… às 11:59!
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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13
Todos sabemos que as bactérias se
reproduzem por duplicação: uma bactéria
divide-se em duas, que se dividem em quatro…
Se eu fosse uma
bactéria da garrafa, a
que horas iria ficar
desconfiado de que
poderia vir a haver um
problema de espaço?
Adaptado de Albert Bartlett, Arithmetic, Population and Energy)
às 11:55 o espaço da garrafa está apenas 3% ocupado!
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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14
Todos sabemos que as bactérias se
reproduzem por duplicação: uma bactéria
divide-se em duas, que se dividem em quatro…
Suponhamos agora que,
dois minutos antes das
12:00, um grupo
expedicionário de
bactérias localiza 3
novas garrafas!
Adaptado de Albert Bartlett, Arithmetic, Population and Energy)
a colónia ganhou mais dois minutos de vida!
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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15
Que
horas
são? Energia solar que atinge a terra anualmente
12:00 11:59 11:58 11:57 11:56 11:55 11:54 11:53 11:52 11:51 11:50 11:49 11:48 11:47
Que
horas
são?
11:47
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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Um dos primeiros cenários energeticamente sustentáveis: o
cenário Noé (1990)
MTEP A solução proposta:
• eficiência energética;
• um mix de renováveis;
• uma utilização mais
racional de combustíveis
fósseis e nuclear, enquanto
fosse absolutamente
indispensável
fonte: B.Dessus,
Atlas des
énergies
pour un
monde
vivable
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Uso eficiente da energia
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17
O grande problema das
redes eléctricas é que,
em cada instante, a
oferta tem que ser igual
à procura!
Sorry, grid busy.
Please try again later.
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: o problema
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18
Arquitectura convencional (rede unidireccional): • grandes centrais de geração completamente
previsíveis numa extremidade da rede; • consumidores na outra extremidade da rede
Novo paradigma (rede bidireccional): • grandes centrais de geração, muitas das quais
operando com base em fontes renováveis, com produção intrinsecamente variável e dificilmente previsível;
• uma enorme multiplicidade de micro centrais localizadas junto ao consumo.
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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27
Desafios do lado (tradicional) da produção:
• melhorar a capacidade de previsão dos diferentes tipos de recurso renovável (em diferentes escalas temporais): vento, radiação;
• reforçar muito fortemente a capacidade de armazenamento na rede (a diferentes escalas temporais).
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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28
Desafios do lado (tradicional) do consumo:
• qual a melhor forma de gerir um número muito elevado de micro centrais?
• instalação de capacidade de armazenamento junto ao consumo?
• como gerir da melhor forma a procura de energia?
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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29
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
Armazenamento: quais tecnologias?
Fonte: Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potencial in power system operation, Luo Xing et al, Applied Energy 137 (2015) 511-536
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Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
Gestão da procura: Smart Metering, Internet of Things, …
… acabando inevitavelmente na velha solução do pau e da cenoura!
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31
Desafios gerais (políticos?):
• estará a rede destinada a uma mera função de backup?
• em caso afirmativo, a quem caberá então, por exemplo, “pagar” a manutenção da rede?
• qual é a melhor forma de incentivar a penetração das renováveis?
Desafios na gestão da energia em países desenvolvidos Gestão das redes eléctricas: a mudança de paradigma
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32
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33
O mundo actual visto à noite: dois exemplos
Lisboa Bafatá
Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Contexto: pobreza energética extrema
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34
O mundo actual visto à noite: panorâmica geral
Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Contexto: pobreza energética extrema
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Alguns números:
35
• 40% da população mundial não tem qualquer
acesso a electricidade;
• na África subsaariana menos de 10% dos
habitantes estão ligados à rede eléctrica (o valor
tende a diminuir porque a taxa de electrificação é
inferior ao aumento demográfico);
• em 2011, existiam cerca de 540 milhões de
telemóveis cujos utilizadores precisavam de se
deslocar distâncias da ordem dos 10km (em muitos
casos a pé) até ao local mais próximo onde lhes era
possível carregar a bateria (pagando para isso
cerca de 0,20 US$). 40 US$/kWh (15.000€/mês)
Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Contexto: pobreza energética extrema
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Projecto Escolas Solares
36
Onde? São Tomé & Príncipe (Fev. 2011- Fev. 2013)
Contexto local
• Duas ilhas remotas com baixa riqueza
• Baixos níveis de escolaridade
• Procura para cursos de alfabetização (pós-laboral)
• Inexistência de uma rede eléctrica fiável
Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Electrificação remota
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37
Principais objectivos:
• Instalação de iluminação solar (3h/dia) em salas de aula e
• Contribuir para o aparecimento de um mercado no sector da energia solar no país
Projecto Escolas Solares
Onde? São Tomé & Príncipe (Fev. 2011- Fev. 2013)
Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Electrificação remota
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38
Financiamento (255k€)
Parceiros
Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Electrificação remota
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Desenvolvimento do projecto
Duas fases :
• 1ª FASE (primeiro ano): projecto dos sistemas solares e capacitação de técnicos locais com competência para instalação e manutenção de sistemas solares fotovoltaicos
• 2ª FASE (segundo ano): instalação da maior parte dos sistemas solares pelos técnicos formados (sob supervisão de um elemento do projecto)
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Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Electrificação remota
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• Cerca de 8kWp instalados (32 escolas, 63 salas de aula com 3h/dia de iluminação solar, 10 das quais com 1 tomada de 220VAC;
• Estas instalações possibilitam cerca de 28600 hours de aulas por ano académico (mais 9000 horas de 220VAC);
• 36 técnicos locais com experiência de montagem e manutenção de pequenos sistemas solares.
• 8 engenheiros com treino em projecto de pequenos sistemas solares e empreendedorismo.
• 1 start-up na da energia área solar fotovoltaica.
RESULTADOS
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Por último, mas não menos importante:
• todos os sistemas continuam completamente operacionais tendo sido apenas detectada e resolvida localmente uma avaria num controlador de carga.
• não há qualquer sinal de utilização incorrecta ou vandalismo.
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RESULTADOS
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312 kW Solar PV-Diesel Microgrid in Bambadinca, Guinea-Bissau
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O Projecto
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Financiamento 2.1M€
(25%)
Parceiros
Engenheiros sem fronteiras
1/Out/2011 – 10/Maio/2014 (31/Mar/2015)
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Vila de Bambadinca (20km de Bafatá):
População de cerca de 6500 habitantes, (73% com rendimento inferior a 2US$/dia); Aproximadamente 1.000 agregados familiares.
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Objectivos:
• Tornar acessível à população de Bambadinca energia
eléctrica economicamente acessível através de Sistema descentralizado de produção e distribuição de electricidade produzida a partir de fonte renovável;
• Consciencializar a população de Bambadinca para a segurança e para a eficiência energética;
• Definir o modelo de gestão do Sistema Comunitário de Energia de Bambadinca criado e implementado de forma participativa e garantindo a sua sustentabilidade.
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Actividades desenvolvidas:
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• Previsão da curva de carga a 10 anos;
• Projecto da central fotovoltaica híbrida (apoio de gerador
diesel);
• Projecto da rede eléctrica de distribuição;
• Acompanhamento técnico dos concursos e obras;
• Apoio à formação da equipa que ficou no terreno nas área de
O&M.
• Projecto integralmente concluído (inauguração Fev. 2015)
• Bambadinca já conhecida como: a cidade dos frigoríficos
Situação do projecto:
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Principais lições aprendidas no terreno
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(formação, e discussão atenta com os actores locais das diferentes opções, prioridades, e limitações da utilização dos sistemas são fundamentais)
O investimento mais importante é nas pessoas.
A promoção dos mercados locais no âmbito deste tipo de projectos deve focar-se em produtos que possam ser produzidos localmente
(obtiveram-se produtos de boa qualidade, baixo custo e um prazo de entrega mais baixo, e ainda se deixou know-how local no fim do projecto.)
Desafios na gestão da energia em países em desenvolvimento Electrificação remota
(contadores, possibilidade de controlar os painéis remotamente…)
Existem desafios tecnológicos nesta área.
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Obrigado pela vossa atenção!
São Tomé, 2012
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