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ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA – USP LUCIANO MOREIRA PINTO A VIABILIDADE DE SE INVESTIR EM USINAS NUCLEARES NO BRASIL Lorena, 2013
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ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA – USP
LUCIANO MOREIRA PINTO
A VIABILIDADE DE SE INVESTIR EM USINAS NUCLEARES NO
BRASIL
Lorena, 2013
LUCIANO MOREIRA PINTO
A VIABILIDADE DE SE INVESTIR EM USINAS NUCLEARES NO BRASIL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo para obtenção do certificado de graduação no curso de Engenharia Química. Área de concentração: Engenharia Química Orientador: Prof. Fabrício Maciel Gomes
Lorena, 2013
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU
ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus, que iluminou e abençoou o meu caminho durante a realização deste trabalho. Ao meu pai Geraldo, e minha mãe Inês, por todo o apoio e incentivo, fundamentais para a minha formação superior, e por tudo que sempre fizeram por mim, principalmente pelo exemplo e educação que me deram, fazendo de mim o homem que sou hoje. Ao professor Fabrício Maciel, por toda orientação recebida. À Escola de Engenharia de Lorena, junto com seu corpo docente, funcionários e alunos, pela oportunidade estudar e aprender em uma excelente universidade e com ótimos professores, funcionários e colegas, que de forma direta ou indireta ajudaram na minha graduação. Aos meus amigos, especialmente meus antigos companheiros de república, pela amizade e companheirismo fundamentais neste período morando em Lorena. A minha família, que sempre me apoio e acreditou em mim. E em especial, à minha namorada Elaine, pela pessoa maravilhosa que ela é, por sempre acreditar em mim e me apoiar, e pelo enorme apoio que me deu durante a realização deste trabalho.
A VIABILIDADE DE SE INVESTIR EM USINAS NUCLEARES NO
BRASIL
LUCIANO MOREIRA PINTO
RESUMO
Este trabalho tem por objetivo fazer uma pesquisa bibliográfica sobre a viabilidade
de se investir em usinas nucleares no Brasil. Com os avanços tecnológicos e o
desenvolvimento, existe um aumento na demanda de energia elétrica,
necessitando assim uma busca por novas fontes de energia para suprir essa
demanda. Além da necessidade de suprir este aumento da demanda de energia
elétrica, existe também a importância de se diversificar as fontes de energia para
diminuir a dependência de uma única fonte de energia, como ocorre no Brasil com
as usinas hidrelétricas. Das possíveis fontes de energia, talvez a mais controversa
seja energia nuclear, pois a palavra nuclear traz sempre as lembranças do
enorme poder de destruição em caso de algum acidente, como o já ocorrido em
Chernobyl e mais recentemente em Fukushima, além de ser automaticamente
ligada as bombas nucleares e seu alto poder de destruição. Devido a esses
fatores, esse trabalho visa analisar a viabilidade de se investir em usinas
nucleares no Brasil, fazendo uma analise comparativa de alguns parâmetros,
como a parte econômica e ambiental, entre algumas fontes de energia, como a
hidrelétrica, nuclear, solar, eólica e termelétrica, para assim concluir se é viável se
investir em usinas nucleares. Analisando os parâmetros utilizados neste trabalho,
podemos observar que as usinas nucleares apresentam um custo intermediário
comparada com as demais fontes e não emite gases do efeito estufa, viabilizando
as mesmas.
Palavras-chave: Usinas nucleares; energia nuclear; energia elétrica
THE FEASIBILITY OF INVESTING IN NUCLEAR POWER PLANTS
IN BRAZIL
LUCIANO MOREIRA PINTO
ABSTRACT
This work aims to do a literature search about the feasibility of investing in nuclear
power plants in Brazil. With technological advances and development, there is an
increase in electricity demand, thus necessitating a search for new sources of
energy to supply this demand. Besides the need to supply this increased demand
for electricity, there is also the importance of diversifying energy sources to reduce
dependence on a single energy source, as in Brazil with hydroelectric plants. Of
the possible sources of energy, maybe the most controversial is the nuclear
power, because the word nuclear brings together the memories of the enormous
destructive power in case of an accident, as has already happened in Chernobyl,
and more recently in Fukushima, and is automatically linked with nuclear bombs
and their high destructive power. Due to these factors, this work aims to analyze
the feasibility of investing in nuclear power plants in Brazil, making a comparative
analysis of some parameters, such as the economic and environmental, between
certain energy sources, like as hydroelectric, nuclear, solar, wind and
thermoelectric, to concluding whether it is feasible to invest in nuclear power
plants. Analyzing the parameters used in this study, we observed that nuclear
plants have an intermediate cost compared with other sources and don’t issues
greenhouse gases, enabling the same.
Keywords: Nuclear power plants, nuclear power, electric power
LISTA DE FIGURAS
Figura 01- Matriz de energia elétrica brasileira em 2013 ................................................. 10
Figura 02- Esquema de uma usina hidrelétrica ............................................................... 17
Figura 03- Diagrama do sistema heliotérmico ................................................................. 19
Figura 04- Esquema de montagem e funcionamento de uma célula solar....................... 20
Figura 05- Diagrama de blocos de um sistema solar fotovoltaico.................................... 21
Figura 06- Instalação de potência a vapor....................................................................... 26
Figura 07- Ciclo do combustível nuclear.......................................................................... 34
Figura 08- Principio de funcionamento de uma ultracentrífuga........................................ 37
Figura 9- Esquema de cascata Ideal para o enriquecimento de urânio ........................... 38
Figura 10- Processo de reconversão do UF6 em UO2 ..................................................... 39
Figura 11- Processo de fabricação das pastilhas ............................................................ 40
Figura 12- Elemento combustível utilizado na usina de Angra I ...................................... 41
Figura 13- Elemento combustível utilizado na usina de Angra II...................................... 41
Figura 14- Reator PWR................................................................................................... 43
Figura 15- Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto ....................................................... 45
Figura 16- Usina Nuclear de Angra I ............................................................................... 46
Figura 17- Usina Nuclear de Angra II .............................................................................. 48
Figura 18- Usina Nuclear de Angra III ............................................................................. 49
Figura 19- Complexo termelétrico de Candiota, UTE Presidente Médici. ........................ 52
Figura 20- Vista aérea da termelétrica a gás Leonel Brizola............................................ 53
Figura 21- Termelétrica Breitener, Maracaú, CE ............................................................. 53
Figura 22- Vista da Usina de Angra II.............................................................................. 54
Figura 23- Lago da hidrelétrica de Serra da Mesa, GO ................................................... 54
Figura 24- Vista do Parque Eólico de La Sierra de El Perdón ......................................... 55
Figura 25- Planta solar de Espenhain, Alemanha............................................................ 55
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Distribuição das reservas brasileiras de urânio................................................ 35
Tabela 2- Comparativo dos tipos de geração x área de construção x custo em Euro...... 56
Tabela 3- Consumo de matéria-prima ............................................................................. 58
Tabela 4- Consumo ou requerimento total em toda a cadeia energética ......................... 59
Tabela 5- Emissão de gases das centrais geradoras de energia elétrica ........................ 60
Tabela 6- Custos de produção de energia elétrica no Brasil............................................ 65
SÚMARIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................10
1.1 Objetivos .........................................................................................................12
1.1 Metodologia.....................................................................................................13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..............................................................................14
2.1 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA.............................................................14
2.1.1 Energia Hidrelétrica......................................................................................15
2.1.2 Energia Solar ...............................................................................................18
2.1.3 Energia Eólica ..............................................................................................22
2.1.4 Energia Térmica...........................................................................................24
2.1.4.1 Tipos de Combustíveis..............................................................................27
2.1.4.1.1 Gás Natural ............................................................................................27
2.1.4.1.2 Óleo........................................................................................................27
2.1.4.1.3 Carvão Mineral .......................................................................................28
2.1.4.1.4 Biomassa ...............................................................................................30
2.1.5 Energia Nuclear ...........................................................................................31
2.1.5.1 Histórico da Energia Nuclear.....................................................................31
2.1.5.1.1 A energia nuclear no Brasil ....................................................................32
2.1.5.2 Produção dos combustíveis nucleares......................................................33
2.1.5.2.1 Mineração e Beneficiamento..................................................................34
2.1.5.2.2 Conversão..............................................................................................35
2.1.5.2.3 Enriquecimento ......................................................................................36
2.1.5.2.4 Reconversão ..........................................................................................38
2.1.5.2.5 Fabricação das Pastilhas .......................................................................39
2.1.5.2.6 Fabricação do Elemento Combustível....................................................40
2.1.5.2.7 Geração de Energia Elétrica ..................................................................42
2.1.5.3 Estrutura da energia nuclear no Brasil ......................................................43
2.1.5.3.1 Indústrias Nucleares do Brasil................................................................43
2.1.5.3.2 ELETROBRAS ELETRONUCLEAR.......................................................44
2.1.5.4 As Usinas Nucleares Brasileiras ...............................................................45
2.1.5.4.1 Angra I....................................................................................................45
2.1.5.4.2 Angra II...................................................................................................46
2.1.5.4.3 Angra III..................................................................................................48
3 METODOLOGIA ................................................................................................50
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................51
4.1 Possuir um ciclo de combustível .....................................................................57
4.2 Área ocupada pelas unidades geradoras........................................................58
4.3 O uso de água pelas fontes de energia ..........................................................59
4.4 Quantidade gerada de Gases do Efeito Estufa ...............................................60
4.5 Dependência de fatores sazonais e climático e o perfil de geração................61
4.6 Impactos causados pela matéria-prima...........................................................62
4.7 Ser ou não uma fonte de energia renovável ...................................................63
4.8 Possibilidade da instalação da unidade geradora próxima aos centros consumidores........................................................................................................63
4.9 Custos de geração elétrica..............................................................................64
4.10 Desativação da unidade geradora de eletricidade ........................................65
4.11 Disposições finais .........................................................................................66
5 CONCLUSÃO ....................................................................................................69
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................71
10
1. INTRODUÇÃO
Em um mundo cada vez mais globalizado e industrializado, um dos
aspectos mais importantes a ser levado em consideração é a geração de energia
elétrica. A energia elétrica é amplamente utilizada no nosso dia-a-dia, sendo
convertida na geração de luz elétrica; utilizada em diversos equipamentos eletro-
eletrônicos, como brinquedos, televisores, computadores, eletrodomésticos, entre
tantos outros; e também é muito utilizada nas indústrias, no funcionamento dos
equipamentos utilizados nas fábricas. Tudo isso faz com que a energia elétrica na
sociedade atual seja imprescindível e, com o crescimento e acelerado
desenvolvimento de novas tecnologias, tem crescido muito a demanda por energia
elétrica, tornando assim fundamental para o crescimento de um país um
crescimento na sua capacidade de geração de energia elétrica para suprir essa
nova demanda.
Existem diversas formas para a geração de energia elétrica, dentre elas as
mais utilizadas no Brasil são as usinas hidrelétricas, eólicas, termelétricas e
nucleares. A Figura 1 mostra a matriz de energia elétrica atual do Brasil.
Figura 1- Matriz de energia elétrica brasileira em 2013. Fonte: site da ANAEEL
11
Como podemos perceber pelo gráfico, a maior fonte de energia elétrica do
Brasil são as hidrelétricas, correspondendo a 64,50% de toda a matriz energética
brasileira. As usinas hidrelétricas sem dúvida são uma das melhores opções para o
Brasil na produção de energia elétrica, pois o relevo e as condições climáticas
brasileiras favorecem a exploração desse tipo de energia, sendo a mesma também
uma fonte de energia renovável e limpa, diminuindo assim a emissão de gases e
resíduos geradores do efeito estufa e do aquecimento global, contribuindo assim
para o meio ambiente, que é uma das grandes preocupações da sociedade atual, e
o fato de ser uma fonte de energia renovável a torna uma fonte inesgotável de
energia, diferente, por exemplo, dos combustíveis fósseis, cujas reservas um dia
irão se esgotar.
Porém é importante para uma nação variar os tipos de fonte de energia
para não se tornar dependente de apenas um tipo de energia, e assim ficar sem
energia elétrica, os chamados “apagões”, caso ocorra algum problema com essa
fonte, como já ocorreu no Brasil.
Em 2001, ocorreu o apagão devido à falta de investimentos na geração de
energia elétrica em anos anteriores e a um regime hidrológico adverso no verão
2000/2001. De 1994 a 2001 a capacidade instalada teve um acréscimo de apenas
2,7 GWh ou 0,0027 TWh. Os investidores privados optaram por comprar centrais
prontas a investir no aumento do sistema gerador. Com o crescimento da demanda,
restava apenas usar a água das hidrelétricas. Em meados de 2000 os reservatórios
contavam com apenas 30% de sua capacidade. Associada a isso, no verão
2000/2001 o índice pluviométrico foi o mais baixo já registrado até então. O
resultado da soma desses fatores foi o racionamento de energia em 2001 e 2002
(HINRICKS & KLEINBACH, 2008, p.491).
Este fato demonstra bem à necessidade de uma maior diversificação na
matriz energética brasileira, que é totalmente dependente, e conseqüentemente
refém, de uma única fonte energética, as usinas hidrelétricas, e que problemas
neste tipo de energia acarretam em apagões por todo o território nacional.
E é neste momento, quando se buscam alternativas energéticas, que surge
a grande duvida, sobre qual a melhor fonte de energia para se investir. Para uma
nação, uma variedade de fontes de energia pode ser algo muito positivo, pois além
de se diminuir a dependência de um único tipo de fonte de energia, traz também um
12
crescimento no conhecimento e no desenvolvimento de novas tecnologias, que
podem vir a ser úteis também em outras áreas.
Dentre as possíveis fontes de energia para a produção de energia elétrica,
talvez a mais controversa seja a utilização das usinas nucleares. A energia nuclear
é bastante desconhecida para a maioria da população, que não sabem como é o
funcionamento de uma usina nuclear, quais seus riscos, as medidas de segurança
adotadas, o destino dado aos resíduos nucleares, enfim, a verdade é que quando
se fala em energia nuclear as pessoas já ficam apreensivas e com medo, e
conseqüentemente tem uma grande desconfiança com as usinas nucleares. A
palavra nuclear causa um grande temor nas pessoas, principalmente no que se diz
respeito à segurança e os seus riscos, pois naturalmente já a relacionamos com
bombas nucleares e seu alto poder de destruição e contaminação, assim como
também a lembrança dos acidentes em usinas nucleares, como o que ocorreu em
Chernobyl, na Ucrânia, e mais recentemente em Fukushima, no Japão, acidentes
que geraram muitas mortes e enormes danos ambientais, contaminando água, solo,
ar e as pessoas ao redor de onde houve esses acidentes. Somado a esse medo
das pessoas para com as usinas nucleares, também existe a critica a esse tipo de
energia por não ser uma fonte de energia renovável, apesar de ser uma fonte de
energia limpa, com baixos níveis de emissão de gases causadores do efeito estufa.
1.1 Objetivos
Este trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade de se investir em
usinas nucleares para a geração de energia elétrica no Brasil. Esta avaliação será
realizada através de uma analise comparativa de parâmetros econômicos e
ambientais, para concluir se a energia nuclear apresenta valores competitivos
quando comparada a outras fontes de geração de energia elétrica. Serão
comparados os custos da geração de energia e os impactos ambientais causados
pelas fontes de energia, pois, apesar de não serem os únicos parâmetros a serem
considerados para se determinar em qual fonte de energia deve-se investir, são os
principais parâmetros considerados para se definir em qual fonte deve-se investir.
13
Este trabalho também apresentará como funciona a energia nuclear no
Brasil para a geração de energia elétrica. Será apresentado um histórico da energia
nuclear no Brasil; como está estruturado o setor nuclear brasileiro; onde e como
ocorre a fabricação dos combustíveis nucleares necessários pra o funcionamento
de uma usina nuclear; como é o funcionamento de um reator de fissão nuclear, que
é o utilizado atualmente nas usinas nucleares no Brasil e no mundo (não é objetivo
deste trabalho falar sobre os reatores a fusão nuclear, que ainda se encontram em
estagio de desenvolvimento, não havendo nenhuma usina nuclear no mundo
funcionando por reator de fusão); e mostrar qual é a situação atual e os planos para
o futuro das usinas nucleares no Brasil, que hoje possui em funcionamento duas
usinas nucleares, Angra I e Angra II, e está em fase de construção de uma terceira,
a usina de Angra III.
1.2 Metodologia
Neste trabalho será realizada uma pesquisa bibliográfica, fazendo um
levantamento na literatura sobre a energia nuclear e sobre os parâmetros para se
fazer uma analise comparativa entre as diferentes fontes de energia.
14
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Geração de energia elétrica
A geração de energia elétrica ocorre através da transformação de energia
mecânica em energia elétrica. O primeiro passo para produzir energia elétrica é
obter a força necessária para girar as turbinas das usinas. Gigantescos sistemas de
hélices, elas movem geradores que transformam a energia mecânica (movimento)
em energia elétrica (Eletrobrás, 2013).
Essa força pode ser obtida por diversas fontes de energia primaria. As mais
comuns são as hidrelétricas, que utilizam a força das águas para movimentar as
turbinas; as termelétricas, que movimentam as turbinas através da força do vapor
produzido pela queima de combustíveis; as eólicas, que utilizam a força do vento;
as solares, que geram energia através da captação da luz solar e as nucleares, que
são usinas termelétricas e possuem um funcionamento similar as mesmas,
utilizando como combustível compostos nucleares, como o urânio por exemplo
(Eletrobrás, 2013).
No caso das termelétricas, hidrelétricas e eólicas, os geradores de
eletricidade operam no princípio da indução eletromagnética, ou seja, um condutor,
tal como um fio, movimentando-se em um campo magnético, tem uma diferença de
potencial induzida através de suas extremidades (Hinrichs & Kleinbach, 2003). Já
no caso da energia solar, e também de células a combustível, a energia elétrica é
produzida em processos de conversão direta, ao invés do mecanismo convencional
de conversão de calor em movimento e este em eletricidade (Hinrichs & Kleinbach,
2003).
A fonte geradora de eletricidade também deve conseguir uma produção na
quantidade e no tempo exato, pois apesar da importância para as formas de
geração, a armazenagem de eletricidade em grandes quantidades é muito difícil e
caro (Gagnon, Bélanger & Uchiyama, 2002).
15
No Brasil, as principais fontes de energia para a geração de energia elétrica
são em primeiro lugar as hidrelétricas, seguida das termelétricas, e depois as
eólicas e as nucleares (Eletrobrás, 2013).
Neste capitulo, será descrito um pouco sobre as fontes de energias, que
serão utilizadas posteriormente na analise comparativa. As fontes de energia
abordadas serão as hidrelétricas, térmicas, eólicas, solares e nucleares, sendo
aprofundada apenas a energia nuclear, que é o foco principal do trabalho.
2.1.1 Energia Hidrelétrica
Nas usinas hidrelétricas, o fluxo da água é o combustível para a geração de
energia elétrica. A energia elétrica é gerada através da força das águas de um rio,
aproveitando o potencial hidráulico existente, transformando a energia potencial
gravitacional da água represada em energia cinética de rotação, movimentando
assim as turbinas. Para que exista este potencial hidráulico, é necessário que haja
um desnível, e quanto maior for esse desnível, maior será o aproveitamento
hidráulico e conseqüentemente maior será a geração de energia elétrica. A energia
hidrelétrica também está associada à vazão do rio, a quantidade de água disponível
em um determinado período de tempo, além da altura de sua queda. Quanto
maiores for o volume, a velocidade da água e a altura de sua queda, maior será o
aproveitamento na geração de eletricidade (ANEEL,2013).
As obras para a construção de uma usina hidrelétrica incluem o desvio do
curso do rio e a formação do reservatório. Uma usina hidrelétrica é construída em
um rio, e é constituída por: lago, barragem, sistemas de captação e adução de
água, casa de força, descarregadores de fundo, tomadas de água, vertedouro e
sistema de restituição de água ao leito natural do rio.
O lago, também chamado de reservatório, é formado pelo represamento
das águas, que ocorre devido à construção de uma barragem, que controla as
águas do rio. Na barragem é construído o vertedouro da usina. O vertedouro é
constituído de comportas que se abrem ou fecham de acordo com a necessidade, é
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a abertura pela qual o excesso de água sai quando é atingido a capacidade máxima
do reservatório, situação que ocorre em tempos de chuva.
As tomadas de água são constituídas de grades de proteção e comporta.
As primeiras são responsáveis pelo impedimento da passagem de materiais que
possam danificar as turbinas. A comporta é responsável pela liberação ou
impedimento da passagem da água para os condutos variando de acordo com a
necessidade de geração (GUENA, 2007).
Os descarregadores de fundo são responsáveis pela retirada dos detritos
depositados no fundo do lago.
No interior da barragem, são instalados grandes tubos inclinados, os
aquedutos, por onde a água que sai do reservatório é conduzida com muita pressão
até a casa de força, onde ficam as turbinas e os geradores. A água que desce pelos
tubos movimenta o sistema de hélice da turbina, que estão ligadas ao gerador,
criando um campo magnético, produzindo eletricidade. Para que a energia chegue
às cidades, é instalado próximo aos geradores os transformadores elevadores das
subestações para aumentar a voltagem. Desta forma a energia elétrica é
transportada através das linhas de transmissão até os centros consumidores, onde
nas subestações abaixadoras a tensão é rebaixada para níveis adequados ao
usuário.
Depois de movimentar as turbinas, as águas voltam ao leito do rio sem
sofrer nenhum tipo de degeneração. É por isso que a energia hidrelétrica é
considerada uma fonte de energia limpa e renovável.
A Figura 2 mostra o esquema de uma usina hidrelétrica.
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Figura 2- Esquema de uma usina hidrelétrica. Fonte: Hinrichs, 2003
A Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) classifica as centrais
hidrelétricas em usinas de pequeno, médio ou grande porte de acordo com a
potencia instalada das usinas. As usinas podem ser:
- Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH, com até 1 MW de potência instalada)
- Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH, entre 1,1 MW e 30 MW de potência
instalada)
- Usina Hidrelétrica de Energia (UHE, com mais de 30 MW de potência instalada).
O porte da usina também determina as dimensões da rede de transmissão
que será necessária para levar a energia até o centro de consumo. No caso das
hidrelétricas, quanto maior a usina, mais distante ela tende a estar dos grandes
centros. Assim, exige a construção de grandes linhas de transmissão em tensões
alta e extra-alta (de 230 kV a 750 kV) que, muitas vezes, atravessam o território de
vários Estados (CCEE, 2013).
Instaladas junto a pequenas quedas d’água, as PCHs e CGHs, no geral,
abastecem pequenos centros consumidores – inclusive unidades industriais e
comerciais individuais – e não necessitam de instalações tão extensas para o
transporte da energia (CCEE, 2013).
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2.1.2 Energia Solar
A energia solar, que pode chegar ao nosso planeta na forma térmica ou
luminosa, como o próprio nome sugere, é a energia proveniente da luz do sol, onde
a luz solar é captada e utilizada para gerar energia elétrica ou térmica O sol é uma
fonte perene, silenciosa, gratuita e não poluente de energia e é responsável por
todas as formas de vida no planeta (Farret, 1999).
Segundo estudos produzidos pela Empresa de Pesquisa Energética, a
irradiação da luz solar na Terra por ano é suficiente para atender milhares de vezes
o consumo anual de energia no mundo. Porém essa radiação não atinge toda a
crosta terrestre de uma maneira uniforme, dependendo muito da latitude, das
estações do ano e das condições atmosféricas, como a nebulosidade e a umidade
relativa do ar (ANEEL, 2008). Devido a esses fatores, a participação da energia
solar na matriz energética mundial é muito pouco expressiva, não sendo inclusive
citada entre as fontes da matriz energética brasileira.
A maior parte da energia solar, ao passar pela atmosfera terrestre,
manifesta-se sob a forma de luz visível de raios infravermelhos e de raios
ultravioleta. Essa luz pode ser captada e transformada em energia térmica ou
elétrica, e o que irá determinar qual o tipo de energia a ser obtida são os
equipamentos utilizados. Para gerar calor, utiliza-se uma superfície escura para
fazer a captação, e para gerar eletricidade utilizam-se células ou painéis
fotovoltaicos (ANEEL, 2008).
Para a produção de calor são necessários coletores, que irão coletar a
energia solar e às vezes também são necessários concentradores, pois pode ser
necessário concentrar a radiação em um único ponto.
Já para a produção de energia elétrica, existem dois sistemas, o
heliotérmico e o fotovoltaico.
Para se produzir eletricidade utilizando diretamente a energia solar, utiliza-
se o principio do efeito fotoelétrico, que é a emissão de elétrons quando a luz atinge
determinados metais. Quando a luz brilha na placa negativa, elétrons são emitidos
com uma quantidade de energia cinética inversamente proporcional ao
comprimento de onda da luz incidente (Hinrichs & Kleinbach, 2003).
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No sistema heliotérmico, a irradiação solar é convertida em calor que é
utilizado em usinas termelétricas para a produção de eletricidade. Neste caso a
conversão é realizada em usinas que recebem o nome de torres de energia, onde a
energia é obtida através de uma grande área de espelhos que refletem a luz solar
dirigindo-a para uma caldeira de aquecimento de água situada em uma estrutura
elevada (ienergia, 2013). Este processo completo compreende quatro fases: coleta
da irradiação, conversão em calor, transporte e armazenamento e, finalmente,
conversão em eletricidade. Para se utilizar este processo é necessário um local com
alta incidência de irradiação solar direta, o que implica em pouca intensidade de
nuvens e baixos índices pluviométricos (ANEEL, 2008).
A Figura 3 mostra o diagrama de funcionamento do sistema heliotérmico.
Figura 3- Diagrama do sistema heliotérmico. Fonte: Reis, 2003
Já no sistema fotovoltaico, a transformação da radiação solar em
eletricidade é direta. As células fotovoltaicas são construídas de um material que irá
transformar a energia radiante do sol diretamente em corrente elétrica,
comportando-se como uma bateria de baixa tensão. Isto ocorre, pois um material
semicondutor conforme vai sendo estimulado pela radiação solar permite o fluxo
eletrônico, entre partículas positivas e negativas. A maior parte das células
20
fotovoltaicas tem pelo menos duas camadas de semicondutores: uma carregada
positivamente e outra negativamente, formando uma junção eletrônica. Quando a
luz do sol atinge o semicondutor na região dessa junção, o campo elétrico existente
permite o estabelecimento do fluxo eletrônico, antes bloqueado, e dá início ao fluxo
de energia na forma de corrente contínua. Quanto maior a intensidade de luz, maior
o fluxo de energia elétrica (ANEEL, 2008).
Normalmente as células fotovoltaicas são feitas de silício, porém o silício
necessita passar por um tratamento especial, pois normalmente não existem
elétrons livres no silício, o que o faz ser considerado um bom isolante. Por meio de
um processo denominado "dopagem" são adicionadas impurezas ao silício,
alterando suas propriedades e tornando-o um bom condutor (Hinrichs & Kleinbach,
2003). Outros materiais que vem sendo utilizados além do silício são: o arsenieto de
gálio, o telureto de cádmio, o sulfeto de cádmio e, muito recentemente, o biseleneto
de cobre, índio e gálio (Hinrichs & Kleinbach, 2003).
A Figura 4 mostra o esquema de funcionamento de uma célula solar.
Figura 4- Esquema de montagem e funcionamento de uma célula solar. Fonte: Hinrichs & Kleinbach,
2003
O sistema fotovoltaico é constituído por um agrupamento de painéis
fotovoltaicos, formando um conjunto, um regulador de tensão, um sistema de
21
armazenamento de energia e um inversor de corrente continua/alternada (GUENA,
2007).
A Figura 5 mostra o esquema de funcionamento do sistema solar
fotovoltaico.
PCS= Subsistema condicionador de potência
CC= corrente continua. CA= corrente alternada
Figura 5- Diagrama de blocos de um sistema solar fotovoltaico. Fonte: Reis, 2003
Este sistema apresenta como vantagens o fato de poder operar em dias
nublados, por não necessitar do brilho do sol para operar; ele não provoca nenhum
tipo de poluição; trabalha na temperatura ambiente; tem uma larga duração; quase
não necessita de manutenção e geralmente são fabricados de silício, que é o
segundo elemento mais abundante da crosta terrestre (ienergia, 2013).
No geral, a energia solar é mais utilizada na obtenção de energia térmica.
Nesta aplicação, são destinadas a diversos setores, desde a indústria, utilizando-a
em processos que requerem temperaturas elevadas, como secagem de grãos na
agricultura, até as residências, utilizada para o aquecimento de água. Outra
tendência que tem se formado é a utilização da energia solar para se obter em
conjunto calor e eletricidade (ANEEL, 2008).
22
2.1.3 Energia Eólica
A energia eólica é, basicamente, aquela obtida da energia cinética (do
movimento) gerada pela migração das massas de ar provocada pelas diferenças de
temperatura existentes na superfície do planeta (Aneel, 2008).
Não se sabe ao certo quando ela começou a ser utilizada, visto que desde a
Antiguidade os ventos dão origem à energia mecânica utilizada na movimentação
dos parcos e em atividades econômicas básicas, como em moinhos para o
bombeamento de água e moagem de grãos.
A geração eólica ocorre pelo contato do vento com as pás do cata-vento,
elementos integrantes da usina. Ao girar, as pás dão origem à energia mecânica
que aciona o rotor do aerogerador, que produz eletricidade. A quantidade de
energia mecânica transferida, e conseqüentemente o potencial de energia elétrica a
ser produzido, está diretamente relacionado à densidade do ar, à área coberta pela
rotação das pás e à velocidade do vento (Aneel, 2008).
O aerogerador é constituído de um rotor, um sistema de transmissão, um
controlador, um conversor e um sistema de armazenamento. O vento faz girar o
rotor composto por lâminas ou pás. Este rotor é responsável por converter a energia
cinética em energia mecânica. Ele está conectado a uma haste que, por sua vez,
está conectada a várias engrenagens de um gerador elétrico, estes são protegidos
pela nacela que serve de abrigo para os equipamentos (GUENA, 2007).
A evolução tecnológica permitiu o desenvolvimento de equipamentos mais
potentes, com melhorias principalmente nos sistemas de transmissão, da
aerodinâmica e das estratégias de controle e operação das turbinas, melhorando
assim o desempenho e a confiabilidade dos equipamentos, além de reduzir o custo
dos mesmos. Este desenvolvimento permitiu a criação de pás para os rotores mais
leves e fortes, possibilitando assim a construção de turbinas com maior diâmetro e
também torres mais altas, e como quanto mais altas maior será a velocidade do
vento, conseqüentemente, maior será a geração de energia.
A conversão da energia mecânica produzida em energia elétrica ocorre no
gerador. Os geradores podem ser de corrente contínua, que é menos utilizado,
síncrono ou de indução.
23
As usinas eólicas são formadas por uma série de geradores independentes,
que estão ligados a um sistema central de controle que faz o fornecimento para a
rede de distribuição (GUENA, 2007).
Existem geradores de duas, três ou múltiplas pás, sendo o de duas e o de
três pás mais eficientes que o de múltiplas pás, que é bom em baixas velocidades
de ventos.
Existe o chamado feathering, que consiste em inclinar as lâminas da turbina
de forma que muito pouco de suas áreas entrem em contato com o vento e, desta
forma, extraiam menos força deste (Hinrichs & Kleinbach, 2003). Isso ocorre devido
ao fato do rotor ter de descartar ou dispersar um excesso de força que o gerador
não consiga processar sem ser danificado, em condições de ventos fortes.
As turbinas de vento são classificadas em função da orientação do eixo do
rotor. Existem as turbinas de eixo horizontal (tipo hélice) e as turbinas de eixo
vertical (Darrieus). Estas podem ser instaladas em terra (onshore) ou no mar
(offshore) (GUENA, 2007).
Os tipos mais comuns são aqueles com eixos horizontais e lâminas
verticais. O propulsor de duas (ou três) lâminas é o mais eficiente para a geração de
eletricidade e é também o mais comum por causa de seu tamanho. Apesar de sua
eficiência, nenhum modelo consegue extrair toda a energia existente no vento
(GUENA, 2007). A eficiência teórica máxima da conversão de energia eólica em
elétrica de um rotor ideal é no máximo de 60% (Hinrichs & Kleinbach, 2003).
A energia eólica é totalmente dependente da força dos ventos, pois a
energia varia com a velocidade do vento em relação à área varrida pelas pás
(GUENA, 2007). Por isso a importância do aumento do diâmetro das pás da turbina
e do aumento da altura da torre, para que acha uma maior velocidade do vento e
uma área maior a ser varrida pelas pás, para aumentar a geração de energia.
Além da velocidade do vento, a direção, intensidade e densidade do mesmo
também influenciam na geração de energia eólica, estando relacionadas com o
relevo, a vegetação e interações térmicas entre a superfície da terra e a atmosfera,
além de serem fatores que variam de um dia para o outro e durante um mesmo dia.
Devido a esses fatores, a localização das turbinas de vento é muito importante,
sendo de extrema importância a avaliação desses fatores, analisando o potencial
eólico da região, para se instalar um parque eólico. Além disso, como a velocidade
24
costuma ser maior em períodos de estiagem, é possível operar usinas eólicas em
sistema complementar com usinas hidrelétricas, de forma a preservar a água dos
reservatórios em períodos de poucas chuvas (CCEE, 2013).
Para se fazer o controle, existe um sistema de controle, constituído por uma
série de sensores (sensor de vento, rotação do rotor, carga da bateria etc.), que
fornecem os dados que permite o funcionamento harmônico e seguro de todo o
sistema, com o melhor aproveitamento possível do vento (Reis, 2003).
Para armazenar o excedente de energia que não foi consumida, existe um
sistema de armazenamento composto por baterias que captam o excedente de
energia.
Para a transmissão da energia das torres até as redes de distribuição
podem-se utilizar engrenagens ou não. No primeiro caso, coloca-se um trem
engrenagens entre o rotor e o gerador (GUENA, 2007). Quando é feita sem
engrenagens, o gerador é acoplado diretamente na rede (Muylaert, 2001).
A planta eólica deve estar interligada ao sistema de distribuição de energia
elétrica, pois na ausência de ventos a planta para de gerar energia, sendo
necessário o abastecimento do sistema por outro meio de geração.
2.1.4 Energia Térmica
A energia térmica é a energia produzida a partir da queima de combustíveis.
Para gerar eletricidade, as usinas termelétricas podem utilizar como combustível
para a queima fontes não renováveis, como o carvão mineral, gás natural, óleo
derivado do petróleo e elementos radioativos, ou por fontes renováveis, como a
biomassa. Os tipos de combustíveis costumam ser abordados separadamente,
sendo o carvão mineral, óleo e gás natural de origem fóssil, a biomassa uma fonte
de combustível renovável e a nuclear, apesar de também ser uma energia térmica,
costuma ser abordada separadamente, devido as suas particularidades.
As termelétricas geralmente são construídas em regiões com poucos
recursos hídricos, o que impossibilita a construção de usinas hidrelétricas, mas que
possuem boas reservas de óleo, carvão ou gás natural. A maioria das usinas
25
termelétricas utiliza como combustível, fontes de origem fóssil, carvão mineral, gás
natural ou óleo, mas em alguns lugares, inclusive no Brasil, já é possível gerar
energia utilizando biomassa como combustível.
Geralmente, em turbinas a vapor é utilizado como fluido a água, e em
turbinas a gás utiliza o próprio gás de combustão como fluido (GUENA, 2007).
Nas usinas com turbina a gás, o próprio gás de combustão é utilizado
diretamente para girar a turbina, sendo liberado em seguida para o ar (Ishiguro,
2002).
As plantas com turbina a gás funcionam na presença de ar. Existe a sucção
do ar atmosférico através de um compressor, que será responsável pelo aumento
da pressão. O ar comprimido entra na câmara e mistura-se ao combustível onde há
a combustão. Os gases da combustão passam pela turbina acionando-a e são
expelidos para a atmosfera (GUENA, 2007).
A energia gerada pela turbina, uma parte é utilizada para acionar o
compressor, e o restante é utilizado para acionar um gerador elétrico ou um
dispositivo mecânico (Coelho, Paletta & Freitas, 2000). Este ciclo também pode
utilizar como combustível óleo diesel.
Já nas plantas com turbinas a vapor, os elementos que compõem a mesma
são: os equipamentos do ciclo, que são a caldeira, a turbina a vapor, o condensador
e a bomba de alimentação; os equipamentos de manuseio do combustível e de
exaustão dos gases para a atmosfera; os equipamentos do sistema de resfriamento
de água do condensador e reposição de água ao ciclo; e os equipamentos para a
conversão de energia mecânica em energia elétrica (Lora & Nascimento, 2004).
O funcionamento dessas plantas ocorre através do aquecimento da água,
que flui através de tubos que passam por dentro do forno onde ocorre a queima do
combustível, transformando esta água em vapor, que é encaminhado para a
turbina, fazendo a mesma girar, transformando o calor em energia cinética. A água
que vai até o forno pertence ao circuito primário que é fechado. Depois de passar
pela turbina a água é resfriada no condensador, que utiliza a água do circuito
secundário, que geralmente é captada de um corpo d’água (GUENA, 2007). A
turbina está acoplada a um gerador elétrico, que vai utilizar a energia gerada na
turbina e transformá-la em energia elétrica.
A Figura 6 mostra os elementos que compõe uma instalação termelétrica.
26
Figura 6- Instalação de potência a vapor. Fonte: Lora & Nascimento, 2004
Existem também plantas onde o ciclo é combinado, funcionando em
cogeração, como, por exemplo, na adição de uma caldeira de recuperação de calor
em um ciclo à gás. Desta forma os gases de exaustão da turbina são direcionados
para a caldeira, de modo a gerar vapor (Coelho, Paletta & Freitas, 2000). Nos ciclos
combinados, os ciclos à gás e à vapor atuam juntos em cogeração, onde o calor
gerado por um é liberado e utilizado no ciclo de calor do outro (GUENA, 2007).
Segundo Guena, existem quatro tipos de centrais termelétricas:
1) Centrais termelétricas de geração com ciclo a vapor: utilizam
qualquer tipo de combustível
2) Centrais termelétricas de turbina a gás operando em ciclo simples:
utiliza uma turbina a gás, com uma partida muito rápida. Estas centrais utilizam
como combustível óleo ou gás natural.
3) Central de ciclo combinado: a turbina a gás e a turbina a vapor
integram um ciclo (Lora & Nascimento, 2004). Geralmente utiliza-se o gás natural
como combustível.
4) Central de motores de combustão interna: utiliza motores do ciclo
Diesel ou Otto a gás natural para a geração de potência. Utilizados em localidades
isoladas (GUENA, 2007).
27
2.1.4.1 Tipos de Combustíveis
Os combustíveis mais utilizados para a geração de energia térmica são o
carvão mineral, óleos provenientes do petróleo e o gás natural, que são fontes não
renováveis e de origem fóssil. Existem também combustíveis renováveis para a
geração de energia térmica, como a biomassa, que ainda são menos utilizados.
2.1.4.1.1 Gás Natural
O gás natural é um dos mais utilizados no Brasil na geração termelétrica.
Ele é uma mistura de hidrocarbonetos gasosos, originados da decomposição de
matéria orgânica fossilizada ao longo de milhões de anos. Em plantas que utilizam
gás natural, a eletricidade é produzida através da queima do gás natural, onde o
gás produzido pela queima é utilizado para movimentar as turbinas ligadas a
geradores. Ele tem um elevado poder calorífico, e apresenta baixos índices de
emissão de poluentes na sua queima, quando comparado a outros combustíveis
fosseis. É de rápida dispersão e com baixos índices de odor e de contaminantes, o
que é positivo em caso de ocorrer algum vazamento.
2.1.4.1.2 Óleo
A maioria das usinas termelétricas a óleo queima o óleo combustível
residual, que é a parte que resta na refinaria após a remoção das frações mais
leves (Hinrichs & Kleinbach, 2003). Porém existem também usinas que queimam
óleo diesel.
O óleo combustível residual é muito viscoso, por conter principalmente
resinas e asfaltenos, o que faz com que ele tenha um alto peso molecular,
necessitando adicionar ao mesmo óleos mais leves para mudar a sua viscosidade
28
para a faixa exigida pela legislação vigente (Lora & Nascimento, 2004). Devido a
essa elevada viscosidade, além de se adicionar óleos mais leves o óleo é pré-
aquecido antes da queima, para diminuir a viscosidade e facilitar no manuseio e na
queima do mesmo.
Dentro das refinarias de petróleo, o óleo combustível residual é obtido como
resíduo da destilação à vácuo e em unidades de desasfaltação a propano (Lora &
Nascimento, 2004). Além de ser utilizado para a geração de energia elétrica, em
usinas termelétricas, esse óleo residual também é utilizado na indústria
automobilística, naval e de aviação, como óleo lubrificante e para a produção de
asfalto.
A geração de energia elétrica a partir dos óleos combustíveis ocorre similar
aos outros processos térmicos de geração, onde o óleo combustível é queimado em
caldeiras, turbinas e motores de combustão interna (CCEE, 2013).
O preço do óleo combustível é alto e a capacidade de geração de energia é
baixa, quando comparado aos outros combustíveis fosseis, sendo geralmente
utilizados em locais de difícil acesso ou que não estão interligados a rede de
distribuição de energia elétrica (GUENA, 2007).
2.1.4.1.3 Carvão Mineral
O carvão mineral é uma complexa e variada mistura de componentes
orgânicos sólidos e fossilizados ao longo de milhões de anos. Ele é formado pela
decomposição da matéria orgânica, durante milhões de anos, sob determinadas
condições de temperatura e pressão. É composto por átomos de carbono, oxigênio,
nitrogênio e enxofre, associados a outros elementos rochosos e minerais (ANEEL,
2008).
A sua qualidade é determinada pelo número de carbonos presentes na
molécula, que varia de acordo com o tipo e o estágio dos componentes orgânicos.
Ele tem como aplicação, principalmente a geração de energia elétrica em usinas
térmicas e também na geração de calor na indústria para os processos de
produção, podendo também ser utilizado em cogeração, utilizando o vapor gerado
29
pela queima do carvão tanto como calor para os processos, como para a geração
de energia elétrica (CCEE, 2013). Devido ao seu poder calorífico, é uma das fontes
de energia mais importantes.
A turfa constitui um dos primeiros estágios do carvão, contendo um baixo
teor de carbono, na ordem de 45%; o linhito apresenta teor de carbono variando de
60 a 75%; a hulha, que é o carvão betuminoso, apresenta ter de carbono entre 75 e
85%, e é a mais utilizada como combustível; e o mais puro dos carvões é o
antracito, com um teor de carbono superior a 90% (CCEE, 2013).
Os depósitos de carbono variam de acordo com as camadas na crosta onde
são encontrados, sendo desde camadas mais próximas a superfície do solo, e
conseqüentemente mais fácil para se fazer a extração e com um custo mais baixo,
até camadas mais profundas, onde os custos são elevados devido a sua difícil
extração.
O método mais utilizado em usinas termelétricas que utilizam o carvão
mineral como combustível, é a queima do carvão para a produção de vapor. Para
ser utilizado em usinas térmicas, o carvão mineral tem que passar por um caro e
complexo pré-tratamento, a pulverização, pois sem isso há emissão de óxidos de
enxofre, óxidos de nitrogênio e particulados, exigindo também a instalação de
sistemas de limpeza de gases (Lora & Nascimento, 2004).
Em resumo, este processo acontece da seguinte forma: o carvão é extraído
do solo, fragmentado e armazenado em silos, para depois ser transportado à usina,
onde será armazenado de novo. Em seguida o carvão é transformado em pó,
aumentando assim o aproveitamento térmico ao ser colocado para queimar nas
fornalhas de caldeiras, por estar aumentando a superfície de contato. O calor
liberado pela queima irá vaporizar a água que circula em tubos que envolvem a
fornalha, e o vapor movimentara a turbina do gerador de energia elétrica (ANEEL,
2008). Antes de serem liberados na atmosfera através de altas chaminés, os gases
de combustão são resfriados ao saírem da fornalha e passam por uma série de
dispositivos de controle de poluição (Hinrichs & Kleinbach, 2003).
No caso da cogeração, o processo é similar, porem o vapor gerado além de
gerar energia elétrica, também é extraído e utilizado no processo industrial (ANEEL,
2008).
30
Para minimizar o custo de geração e o impacto ambiental, geralmente as
usinas termelétricas são instaladas próximas à jazida de carvão, pois desta forma
não há perda do produto no transporte, diminuído o risco do material cair e
contaminar o local (GUENA, 2007).
Para preservar a presença do carvão na matriz energética mundial, tem
sido feito muitas pesquisas e desenvolvimentos tecnológicos, para remoção de
impurezas do carvão, e melhorar a eficiência da queima do mesmo, para assim
atender as normas ambientais, e aumentar seu custo beneficio. Um dos métodos
que tem sido bastante desenvolvido no mercado internacional é a gaseificação, que
permite um maior aproveitamento do poder calorífico do carvão, e simultaneamente
preservar o meio ambiente (ANEEL, 2008).
2.1.4.1.4 Biomassa
Biomassa é qualquer matéria orgânica que possa ser transformada em
energia mecânica, térmica ou elétrica. É essencialmente formada por hidratos de
carbono, o que a faz ser uma importante reserva de energia (ANEEL, 2013).
Uma das principais vantagens da biomassa é que ela pode ser feita
diretamente, por meio da combustão em fornos e caldeiras, porém ela apresenta
uma eficiência inferior comparada às outras fontes, necessitando de um maior
volume de matéria-prima para produção de pequenas quantidades de energia
(CCEE, 2013).
Para se obter energia elétrica a partir da biomassa, existem varias rotas
tecnológicas, porem todas prevêem a conversão da matéria prima em produto
intermediário que será utilizado em uma maquina motriz, que irá produzir a energia
mecânica necessária para acionar o gerador de energia elétrica (ANEEL, 2008). De
uma maneira geral, todas as rotas tecnológicas também são aplicadas em
processos de cogeração (ANEEL, 2008).
A biomassa pode ser classificada de acordo com a sua origem, podendo
ser: florestal, agrícola ou de rejeitos urbanos e industriais. O potencial energético vai
variar de acordo com o tipo de biomassa utilizada, podendo ser mais ou menos
31
energética, e a utilização da mesma também vai variar de acordo com a biomassa e
do processamento.
Para a produção em larga escala da energia elétrica e dos bicombustíveis,
utiliza-se a biomassa agrícola e tecnologias eficientes. A pré-condição para a sua
produção é a existência de uma agroindústria forte e com grandes plantações que
possam ser utilizadas como matéria-prima. A biomassa é obtida pelo
processamento dos resíduos dessas culturas (ANEEL, 2013).
Uma exceção a baixa eficiência energética e a necessidade de um grande
volume de matéria-prima é a utilização de biomassa florestal em processos de
cogeração industrial. Um exemplo é o processamento da madeira no processo de
extração da celulose, onde é possível extrair a lixívia negra, que é utilizada como
combustível em usinas de cogeração da própria indústria de celulose (ANEEL,
2008).
2.1.5 Energia Nuclear
Apesar de também ser uma fonte de energia térmica, a energia nuclear
costuma ser tratada separada das demais fontes térmicas. Por ser a fonte de
geração de energia elétrica central deste estudo, será abordada de uma forma mais
aprofundada que as demais fontes de energia.
2.1.5.1 Histórico da Energia Nuclear
A fissão foi descoberta em 1939, no bombeamento de urânio com nêutrons
de baixa energia (lentos) para produzir um núcleo mais pesado, onde foi encontrado
o bário, que é um elemento mais leve que o urânio. Notou-se que o urânio havia se
dividido. Essa divisão do 23592U resultou em dois elementos mais leves: o bário e o
criptônio. A perda de massa do urânio pode ser convertida em energia (Hinrichs &
Kleinbach, 2003).
32
Na fissão nuclear, a energia é liberada pela divisão do núcleo normalmente
em dois pedaços menores e de massas comparáveis. Pela lei de conservação de
energia, a soma das energias dos novos núcleos mais a energia liberada para o
ambiente em forma de energia cinética dos produtos de fissão e dos nêutrons
liberados deve ser igual à energia total do núcleo original. A fissão do núcleo
raramente ocorre de forma espontânea na natureza, mas pode ser induzido se
bombardearmos núcleos pesados com um nêutron, que, ao ser absorvido, torna o
núcleo instável (GONÇALVES, 2005).
A primeira “reação em cadeia” auto-sustentada foi produzida em 2 de
dezembro de 1942, em um pequeno reator construído na Universidade de Chicago,
nos Estados Unidos (Hinrichs & Kleinbach, 2003).
O reator da Universidade de Chicago serviu como protótipo para o
desenvolvimento de geradores para a produção de energia elétrica. Em 1951, foi
gerada, pela primeira vez, eletricidade no reator “Experimental Breeder Reactor”
próximo a Detroit, e em 1953, foi construído o submarino Nautillus, movido a
energia nuclear (Hinrichs & Kleinbach, 2003).
Em 1954, foi criada a primeira usina nuclear civil, Obninsk, na então
U.R.S.S.. No ano seguinte, a cidade de Arco, em Idaho, nos Estados Unidos, foi a
primeira a contar com energia elétrica produzida por um reator nuclear
experimental. E finalmente, em 1957, a primeira usina nuclear de grande escala,
com o primeiro reator a produzir eletricidade comercialmente, entrou em
funcionamento em Shippingport, Pensilvânia (U.S. Department of Energy, 1994).
2.1.5.1.1 A energia nuclear no Brasil
A procura da tecnologia nuclear no Brasil começou na década de 50, com o
pioneiro nesta área, Almirante Álvaro Alberto, que entre outros feitos criou o
Conselho Nacional de Pesquisa, em 1951, e que importou duas ultra-
centrifugadoras da Alemanha para o enriquecimento do urânio, em 1953 (Nuctec,
2013).
33
Em 1969, o governo brasileiro decide construir a sua primeira usina nuclear.
A missão de construir a primeira usina nuclear no Brasil foi dada a Furnas Centrais
Elétricas AS, tendo sido contrata a empresa americana Westinghouse para construir
a mesma, em Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro. As obras para a
construção da usina de Angra I começaram no ano de 1972, porém devido a vários
problemas, tanto de ordem técnica como decisões governamentais, as obras
sofreram muitas paralisações, onde apenas em 1982 que Angra I foi integrada pela
primeira vez a rede, e em 1985 começou a operar comercialmente.
Ainda com Angra I em construção, em 1975, o Brasil firmou um contrato
com a Alemanha que compreendia além de várias atividades relacionadas à
produção de energia nuclear, a construção de oito usinas nucleares de 1.300 MW
cada uma (Lora & Nascimento, 2004).
Assim como Angra I, Angra II também enfrentou muitos problemas durante
a sua construção. Ela começou a ser construída em 1981, mas teve o ritmo das
obras desacelerado a partir de 1983, devido à crise econômica que assolava o país
naquele momento, parando de vez em 1986. A construção da unidade foi retomada
no final de 1994 e concluída em 2000 (Eletronuclear, 2013).
Em 1997 foi criada a Eletrobrás Eletronuclear, com a finalidade de operar e
construir usinas termonucleares no Brasil (Eletronuclear, 2013).
A usina de Angra III teve suas obras civis iniciadas em 1984, porém as
obras foram paradas. As obras retornaram em 2010 e a previsão é que Angra III
esteja em operação comercial em maio de 2018 (Eletronuclear, 2013).
2.1.5.2 Produção dos combustíveis nucleares
A energia nuclear utilizada para a produção de energia elétrica nas usinas
nucleares é proveniente da fissão nuclear de elementos radioativos, como o urânio
e o tório. No Brasil é utilizado o urânio como combustível para as usinas nucleares,
pois o mesmo libera uma grande quantidade de energia ao se fissionar.
Para compreender o processo de geração de energia elétrica através da
energia nuclear, é preciso entender o ciclo do combustível nuclear. O ciclo do
34
combustível nuclear é o nome dado ao conjunto de fases, de processos industriais
pelas quais passa o urânio, desde a mineração até a geração de energia. As etapas
do ciclo são: Mineração e Beneficiamento, Conversão, Enriquecimento,
Reconversão e Fabricação das Pastilhas, Fabricação do Elemento Combustível e
Geração de energia (INB,2013).
A Figura 7 mostra o ciclo do combustível nuclear.
Figura 7- Ciclo do combustível nuclear. Fonte: site da Eletronuclear
2.1.5.2.1 Mineração e Beneficiamento
O Brasil possui a sétima maior reserva de urânio do mundo, com 309 mil
toneladas. Atualmente o Brasil extrai urânio da mina de Caetité, na Bahia, usina que
possui apenas urânio. A Tabela 1 mostra como estão distribuídas as reservas
brasileiras de urânio:
35
Tabela 1- Distribuição das reservas brasileiras de urânio
Ocorrência Medidas e Indicadas Inferidas TOTAL
Depósito-Jazida < 40US$/kg U < 80US$/kg U Sub-Total < 80US$/kg U
Caldas (MG) 500t 500t 4.000t 4.500t
Lagoa Real/Caetité (BA) 24.200t 69.800t 94.000t 6.770t 100.770t
Santa Quitéria (CE) 42.000t 41.000t 83.000t 59.500t 142.500t
Outras 61.600t 61.600t
TOTAL 66.200t 111.300t 177.500t 131.870t 309.370t
Fonte: site do INB.
A extração do urânio é feita da mesma maneira com que se faz a extração
de outros tipos de minérios, em minas a céu aberto ou subterrâneas. Quando da
sua extração, ele é separado dos demais minérios, por possuir propriedades
químicas que o difere dos outros minérios (Hinrichs & Kleinbach, 2003).
Após ser extraída do solo, a rocha que contem o mineral, a uraninita, é
submetida a um processo industrial chamado lixiviação, para a retirada do urânio.
Obtém-se assim um licor, que levado a usina de beneficiamento é clarificado,
filtrado, passando então por um processo químico até se transformar no
concentrado de urânio, o yellowcake (INB, 2012).
2.1.5.2.2 Conversão
Nesta etapa, o urânio sob a forma de yellowcake é dissolvido e purificado
para se obter o urânio nuclearmente puro. Em seguida é convertido para o estado
gasoso, o hexafluoreto de urânio (UF6) (INB, 2013). Esta etapa é necessária, pois
para a próxima etapa, o enriquecimento, são utilizadas ultracentrifugas, o que faz
com que o urânio precise estar no estado gasoso.
Está é a única etapa do ciclo do combustível nuclear que o Brasil não
produz, contratando a empresa francesa Areva para fazer essa etapa de conversão
na França. O Brasil já domina essa tecnologia em escala laboratorial e piloto, e
existe projetos para a implementação de uma unidade para fazer essa etapa de
conversão no Brasil.
36
2.1.5.2.3 Enriquecimento
O enriquecimento de urânio é o processo de separação física do átomo
urânio-235 do átomo urânio-238, chamados isótopos do urânio, que são
encontrados na natureza em concentrações de 0,7% e 99,3%, respectivamente, de
modo a aumentar para 4% a concentração do urânio-235 (INB,2013).
Vários processos de enriquecimento de urânio foram desenvolvidos em
laboratórios, mas somente dois deles operam em larga escala industrial: a difusão
gasosa e a ultracentrifugação. As empresas proprietárias de usinas de difusão
gasosa, por razões técnicas e econômicas, já iniciaram a sua desativação, ao
mesmo tempo em que implantam unidades industriais de ultracentrifugação.
Apenas 12 países são reconhecidos como detentores de instalações de
enriquecimento de urânio com diferentes capacidades industriais de produção. São
eles: China, Estados Unidos, França, Japão, Rússia, Alemanha, Inglaterra,
Holanda, Brasil, Índia, Paquistão e Irã (INB,2013).
O método de ultracentrifugação apresenta um fator de separação de urânio
melhor que os demais, mas requer uma engenharia mais precisa (Hinrichs &
Kleinbach, 2003). O método de ultracentrifugação é o utilizado no Brasil pelo INB,
tendo sido desenvolvido pelo Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo
(CTMSP) em parceria com o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN /
CNEN).
A ultracentrífuga a gás (no caso UF6) é um cilindro vertical fino que gira a
uma velocidade extremamente alta dentro de uma carcaça com vácuo. Um campo
de força ultracentrífuga gerado dentro do cilindro em rotação (rotor) separa os
diferentes isótopos ao longo da direção radial. Um fluxo axial de contracorrente é
estabelecido para aumentar a separação dos isótopos. Na prática, a eficiência de
uma ultracentrífuga a gás depende da velocidade periférica e do comprimento do
rotor, da taxa axial de recirculação e da taxa de alimentação da máquina. O
princípio de funcionamento de uma ultracentrífuga a gás é ilustrado na Figura 8
abaixo (INB,2013):
37
Figura 8- Principio de funcionamento de uma ultracentrífuga. Fonte: site do INB.
Como grandes quantidades de material enriquecido são necessárias ao
suprimento dos combustíveis nucleares, e a produção por elemento separador é
diminuta, utiliza-se industrialmente o acoplamento de inúmeros elementos
separadores em paralelo, formando a configuração conhecida como “estágio de
separação”. Analogamente, como o efeito de separação em cada estágio é
pequeno, o incremento no teor de enriquecimento do fluxo enriquecido é baixo,
portanto, há necessidade de interligar os estágios em série, formando a
configuração chamada “cascata”. Então, para se obter produtos com os teores
desejados em escala industrial, conclui-se que uma usina de enriquecimento
compreende inúmeras cascatas constituídas de elementos de separação isotópica
interligados em série e paralelo, por meio de tubulações referentes aos fluxos de
urânio de alimentação e retirada de urânio enriquecido e empobrecido (INB,2013). O
esquema é representado na Figura 9.
38
Figura 9- Esquema de cascata Ideal para o enriquecimento de urânio. Fonte: site do INB.
2.1.5.2.4 Reconversão
A reconversão é o retorno do gás hexafluoreto de urânio (UF6) a dióxido de
urânio (UO2), sob a forma de pó. É necessário reconverter o urânio para a forma de
pó para ele ser utilizado como combustível.
Em recipientes cilíndricos, o urânio enriquecido na forma de gás é levado
para aquecimento na autoclave. Em um tanque contendo água desmineralizada a
100ºC, o gás UF6 é misturado com dois outros gases: o gás carbônico (CO2) e o
gás amoníaco (NH3). A reação química entre eles produz tricarbonato de amônio e
uranila (TCAU), componente sólido amarelo insolúvel em água. Após o processo de
secagem do TCAU, ele é transportado para um forno, a 600º C. Depois de passar
pelo forno, o produto gerado é o pó dióxido de urânio (UO2). Depois de estabilizado,
o UO2 é transportado para homogenizadores, onde a ele é adicionado outros
39
compostos de urânio, estando pronto para a fabricação de pastilhas de urânio (INB,
2013). A Figura 10 representa o processo de reconversão.
Figura 10- Processo de reconversão do UF6 em UO2. Fonte: site do INB.
2.1.5.2.5 Fabricação das Pastilhas
Após o processo de homogeneização, o pó de UO2 é transportado para
uma prensa rotativa automática, onde são produzidas as chamadas “pastilhas
verdes”, que recebem este nome por ainda não terem sido sinterizadas. Para
ganhar rigidez, as pastilhas são encaminhadas para um forno de sinterização e
aquecidas a 1750ºC para adquirir a resistência necessária às condições de
operação a que serão submetidas dentro do reator de uma usina nuclear. Estas
pastilhas passam depois por uma retificação, para ajustar e verificar as dimensões.
Se não passar pela verificação a pastilha é rejeitada, e se aprovadas as pastilhas
são acondicionadas em caixas e levadas para a montagem dos elementos
combustíveis (INB, 2013). A Figura 11 representa o processo de fabricação de
pastilhas.
40
Figura 11- Processo de fabricação das pastilhas. Fonte: site do INB.
2.1.5.2.6 Fabricação do Elemento Combustível
No Brasil, é necessária a montagem de dois tipos diferentes de elementos
combustíveis, um para a usina de Angra I e outro para a usina de Angra II, pois elas
possuem tecnologias diferentes, modelo Westinghouse em Angra I e modelo
Siemens em Angra II.
O elemento combustível é um feixe de varetas combustíveis mantidas
rigidamente por reticulados chamados grades espaçadoras. Ele é formado por mais
de 230 varetas combustíveis rigidamente posicionadas em uma estrutura metálica
formada por grades espaçadoras. Cada vareta tem quatro metros de comprimento e
cerca de 10 milímetros de diâmetro. Nelas são armazenadas as pastilhas de UO2.
Também fazem parte do elemento combustível, tubos guias e bocais, entre outros
componentes (INB,2013).
A fabricação do elemento combustível envolve uma alta sofisticação em
precisão mecânica e garantia da qualidade. Equipamentos de ultra-som, raios X,
soldas especiais, medições a laser, microscópios e outros recursos sofisticados são
comumente utilizados em seus processos de produção e controle (INB, 2013).
O elemento combustível produzido pela INB para a Usina Angra I é de
tecnologia Westinghouse. Seu conjunto possui 235 varetas combustíveis, oito
41
grades espaçadoras, 20 tubos guias, um tubo de instrumentação e dois bocais (um
inferior e um superior), conforme mostra a Figura 12.
Figura 12- Elemento combustível utilizado na usina de Angra I. Fonte: site do INB.
O elemento combustível fabricado para abastecer Angra 2 é de tecnologia
Siemens/Areva e seu conjunto possui 236 varetas combustíveis. Conta ainda com
nove grades espaçadoras, 20 tubos guias e dois bocais (um inferior e um superior),
conforme mostra a Figura 13.
Figura 13- Elemento combustível utilizado na usina de Angra II. Fonte: site do INB.
42
2.1.5.2.7 Geração de Energia Elétrica
A produção de energia elétrica por usinas termonucleares é baseada no
resfriamento do núcleo do reator, utilizando-se de um circuito primário fechado
(circuito fechado de água pressurizada) para remoção do calor gerado no pela
reação de fissão nuclear, que atinge temperaturas acima de 300°C, que não se
transforma em vapor devido a alta pressão de trabalho (por volta de 140 bar). O
circuito primário passa pelo trocador de calor ou “gerador de vapor” do circuito
secundário, cuja água é transformada em vapor e que também circula em um outro
circuito fechado. O vapor do circuito secundário passa pela turbina acionando-a, em
seguida o vapor passa pelo condensador que o resfria e o faz voltar ao trocador de
calor. A condensação do vapor é obtida em um trocador de calor resfriado com
água (GUENA, 2007).
O núcleo do reator é construído dentro de um recipiente de aço. Os novos
reatores são projetados para reduzirem o risco de um acidente por um fator 10 e
seu envoltório deve suportar a força exercida pelo impacto de um avião. No caso de
um desastre, o núcleo do reator é projetado para evitar o tipo de acidente que
ocorreu em Chernobyl (Frois, 2005). Nele estão as varetas com os elementos
combustível e as barras para o controle da criticidade do reator. Estas últimas são
colocadas e retiradas do núcleo, conforme a necessidade de estabilizar a reação:
variação da corrente, controlando o ritmo de fissão no núcleo. A Figura 14 mostra
um reator PWR, usado na usina de Angra I (GUENA, 2007).
43
Figura 14- Reator PWR. Fonte: Hinrichs, 2003
2.1.5.3 Estrutura da energia nuclear no Brasil
No Brasil, o ciclo do combustível nuclear é realizado pela Industriais
Nucleares do Brasil (INB), responsável pela produção dos combustíveis nucleares
utilizados nos reatores das usinas, e pela ELETRONUCLEAR, responsável pela
operação e construção de usinas termonucleares no Brasil.
2.1.5.3.1 Indústrias Nucleares do Brasil
As Indústrias Nucleares do Brasil (INB) exercem, em nome da União, o
monopólio do urânio no País, atuando na cadeia produtiva do urânio, desde a
mineração até a fabricação do combustível que gera energia elétrica nas usinas
nucleares (INB, 2013).
44
A INB foi criado em 1988 e está vinculado ao Ministério da Ciência,
Tecnologia e Inovação, tem sua sede na cidade do Rio de Janeiro, e está presente
nos estados da Bahia, Ceará, Minas Gerais, Rio de Janeiro e São Paulo (INB,
2013).
A INB visa garantir o fornecimento do combustível nuclear para geração de
energia elétrica, de forma segura e com qualidade, garantindo a qualidade dos seus
produtos, assim como a preservação do meio ambiente e da segurança e saúde da
população e dos seus empregados. Para isto, adota medidas internacionais de
segurança em suas unidades (INB, 2013).
2.1.5.3.2 Eletrobras Eletronuclear
A Eletrobrás Eletronuclear é uma subsidiaria da Eletrobrás, foi criada em
1997 com a finalidade de operar e construir usinas termonucleares no Brasil. A
Eletronuclear é responsável pela geração de aproximadamente 3% da energia
elétrica consumida no Brasil, porcentagem que irá aumentar consideravelmente
com quando Angra III estiver em operação (ELETRONUCLEAR, 2013).
A Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA) fica situada na cidade
de Angra dos Reis, e recebe este nome em homenagem ao pesquisador pioneiro da
tecnologia nuclear no Brasil e principal articulador de uma política nacional para o
setor (ELETRONUCLEAR, 2013).
Atualmente o Brasil tem em operação as usinas de Angra I e Angra II, e
está em construção a usina de Angra III.
A Figura 15 mostra a Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto.
45
Figura 15- Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto. Fonte: site da ELETRONUCLEAR.
2.1.5.4 As Usinas Nucleares Brasileiras
2.1.5.4.1 Angra I
É a primeira usina nuclear brasileira, tendo entrado em operação comercial
em 1985 e opera com um reator de água pressurizada (PWR), o mais utilizado no
mundo. Situada na cidade de Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro, é
operada pela ELETROBRAS ELETRONUCLEAR e tem uma potência bruta de 640
megawatts, gerando energia suficiente para suprir uma cidade de 1 milhão de
habitantes. Opera com 121 elementos combustíveis, com 235 varetas em cada
elemento combustível, tendo como material combustível o urânio.
Nos primeiros anos de sua operação, Angra 1 enfrentou problemas com
alguns equipamentos que prejudicaram o funcionamento da usina, sendo essas
questões sanadas em meados da década de 90, fazendo com que a unidade
46
passasse a operar com padrões de desempenho compatíveis com a prática
internacional. Em 2010, a usina bateu seu recorde de produção, fato que se repetiu
novamente em 2011 (ELETRONUCLEAR, 2013).
Angra I foi adquirida da empresa americana Westinghouse sob a forma de
“turn key”, como um pacote fechado, que não previa transferência de tecnologia por
parte dos fornecedores, mas hoje isso não representa um problema, pois a
experiência adquirida por todos esses anos de operação capacita a Eletronuclear a
realizar um programa contínuo de melhoria tecnológica e incorporar os mais
recentes avanços da indústria nuclear (ELETONUCLEAR, 2013).
Um exemplo disso foi a troca dos geradores de vapor – dois dos principais
equipamentos da usina – realizada em 2009. Com a substituição, a vida útil de
Angra 1 poderá ser estendida, permitindo que a usina esteja apta a gerar energia
para o Brasil por décadas.
A Figura 16 mostra a Usina Nuclear de Angra I.
Figura 16- Usina Nuclear de Angra I. Fonte: site da ELETRONUCLEAR.
2.1.5.4.2 Angra II
A segunda usina nuclear brasileira começou a operar comercialmente em
2001. Como a usina de Angra I, também está localizada na cidade de Angra dos
Reis, estado do Rio de Janeiro e é operada pela ELETROBRAS
ELETRONUCLEAR. A usina conta com um reator de água pressurizada (PWR) de
47
tecnologia alemã da Siemwns/KWU (hoje Areva NP), reator este diferente do
utilizado em Angra I, fruto de acordo nuclear entre Brasil e Alemanha, assinado em
1975. Com potência de 1.350 megawatts, Angra 2 é capaz de atender ao consumo
de uma cidade de 2 milhões de habitantes. Opera com 193 elementos
combustíveis, com 236 varetas em cada elemento combustível, tendo como
material combustível o urânio.
Apesar de ter começado a ser construída em 1981, Angra II só foi ser
concluída em 2000, pois a partir de 1983 o ritmo das obras foi sendo desacelerado
devido à crise econômica do país na época e teve suas obras paradas em 1986, só
sendo retomada as obras em 1994 para ser concluída em 2000.
A performance da usina tem sido exemplar desde o início. No final de 2000
e no início de 2001, sua entrada em operação permitiu economizar água dos
reservatórios das hidrelétricas brasileiras, amenizando as conseqüências do
racionamento de energia, especialmente na região Sudeste, maior centro de
consumo do país. Em 2009, a unidade foi a 33ª terceira em produção de energia
entre as 436 usinas em operação no mundo, segundo a publicação americana
Nucleonics Week, especializada em energia nuclear. No mesmo ano, ocupou a 21ª
posição em comparação com as 50 melhores usinas americanas numa análise dos
indicadores de desempenho da Associação Mundial de Operadores Nucleares
(Wano).
A construção de Angra 2 propiciou transferência de tecnologia para o Brasil,
o que levou o país a um desenvolvimento tecnológico próprio, do qual resultou o
domínio sobre praticamente todas as etapas de fabricação do combustível nuclear.
Desse modo, a Eletrobras Eletronuclear e a indústria nuclear nacional reúnem, hoje,
profissionais qualificados e sintonizados com o estado da arte do setor
(ELETONUCLEAR, 2013).
A Figura 17 mostra a Usina Nuclear de Angra II.
48
Figura 17- Usina Nuclear de Angra II. Fonte: site da ELETRONUCLEAR.
2.1.5.4.3 Angra III
Angra III será a terceira usina nuclear brasileira, também localizada na
cidade de Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro, e sobre operação da
ELETROBRAS ELETRONUCLEAR e terá potência de 1.405 megawatts. Ela
utilizará a mesma tecnologia de Angra II, a tecnologia alemã Siemens/KWU (hoje,
Areva NP). As etapas de construção da unidade incluem as obras civis, a
montagem eletromecânica, o comissionamento de equipamentos e sistemas e os
testes operacionais.
As obras foram reiniciadas em 2010 e a previsão é de que a unidade entre
em operação em maio de 2018. Ela terá capacidade para gerar mais de 12 milhões
de megawatts-hora anuais, energia suficiente para abastecer as cidades de Brasília
e Belo Horizonte durante um ano inteiro. Com Angra 3, a energia nuclear passará a
gerar o equivalente a 50% da eletricidade consumida no estado do Rio de Janeiro.
Cerca de 80 mil metros cúbicos de concreto estrutural já foram executaos,
o que representa aproximadamente 40% do progresso das obras civis. Quatro mil
pessoas estão trabalhando no canteiro, sendo que 80% são moradores da região
onde a usina está sendo instalada.
49
O empreendimento demandará investimentos diretos da ordem de R$ 10
bilhões, sendo que em torno de 75% desses gastos serão efetuados no Brasil.
Desse total, o BNDES financiará R$ 6,1 bilhões. Mais R$ 3,8 bilhões serão
financiados pela Caixa Econômica Federal (CEF). A Eletronuclear também receberá
R$ 890 milhões da Eletrobras, oriundos do fundo da Reserva Global de Reversão
(RGR), cujos saldos devem ser aplicados no próprio setor elétrico
(ELETRONUCLEAR, 2013).
A Figura 18 mostra a Usina Nuclear de Angra III, que está em construção.
Figura 18- Usina Nuclear de Angra III. Fonte: site da ELETRONUCLEAR.
50
3. METODOLOGIA
Para este trabalho, será feita uma pesquisa bibliográfica, fazendo um
levantamento na literatura relacionada à energia nuclear no Brasil para a geração
de energia elétrica e também procurando dados atualizados sobre a situação atual
e as perspectivas futuras da energia nuclear no Brasil, dados esses pesquisados
nas agencias responsáveis, como a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica),
o INB (Indústrias Nucleares do Brasil), ELETROBRAS ELETRONUCLEAR e CCEE
(Câmera de Comercialização de Energia Elétrica). Este levantamento será sobre a
geração de energia elétrica no Brasil, abordando alguns tipos de fontes geradores
de energia elétrica (hidrelétrica, solar, eólica, térmica e nuclear), que serão as
fontes utilizadas para se fazer o estudo comparativo de aspectos econômicos e
ambientais com a energia nuclear. Depois deste levantamento, será feito uma
abordagem mais simples das fontes de energia, tendo um enfoque maior apenas na
energia nuclear, que é o objetivo de estudo deste trabalho. Para a energia nuclear,
será abordado seu histórico no Brasil; como é o funcionamento de uma usina
nuclear, desde a produção dos combustíveis nucleares até o funcionamento de um
reator por fissão nuclear; como a energia nuclear está estruturada no Brasil; como
funcionam as usinas nucleares de Angra I e de Angra II e as diferenças entre elas; e
quais os planos futuros da energia nuclear no Brasil. Para os demais tipos de fontes
de energia, será abordado o que é, e como é o seu funcionamento, de uma forma
mais simplificada. Após esse primeiro levantamento, será feita uma revisão
bibliográfica na literatura para levantar os dados sobre os aspectos econômicos e
ambientais destas fontes de geração de energia elétrica, e um comparativo entre as
mesmas, baseado em parâmetros utilizados como referencia em outros trabalhos.
Após essa analise comparativa, será feito uma conclusão, se é viável se investir em
energia nuclear no Brasil, considerando a comparação de aspectos econômicos e
ambientais com outras fontes geradores de energia elétrica.
51
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Um dos grandes problemas para se comparar diferentes tipos de fontes
geradoras de energia é o fato de elas terem capacidades diferentes para geração
de energia elétrica. Para facilitar a comparação e a discussão, este trabalho
padronizou a unidade geradora de energia, como se todas tivessem a mesma
capacidade geradora de energia, ajustando os valores das fontes de energia que
não tenham uma capacidade igual ou próxima ao valor estabelecido. Esta idéia foi
utilizada por GUENA no seu trabalho sobre a Avaliação Ambiental de diferentes
formas de geração de energia elétrica, onde GUENA imaginou uma unidade básica
com capacidade de 1.300 MW, que é o valor aproximado da capacidade de geração
da Usina Nuclear de Angra II. Devido ao objetivo deste trabalho, foi considerado
interessante utilizar a mesma unidade básica e as mesmas usinas utilizadas por
GUENA para fazer a comparação, pois facilitará na comparação e discussão entre
as fontes de energia propostas por este trabalho.
Para uma base de calculo, foram utilizadas as mesmas usinas utilizadas por
GUENA em seu trabalho:
a) Usina termelétrica a carvão: UTE Candiota (Candiota, RS)
b) Usina termelétrica a gás: UTE Governador Leonel Brizola (Duque de
Caxias, RJ)
c) Usina termelétrica a óleo: UTE Breitener (Maracaú, CE)
d) Usina termonuclear: Usina de Angra 2 (Angra dos Reis, RJ)
e) Usina hidrelétrica: UHE Serra da Mesa (Minaçu, GO)
f) Energia eólica: Parque Eólico de La Sierra de El Perdón (Espanha).
Para energia eólica não foi utilizada uma usina eólica brasileira, pois as
existentes possuem baixo potencial instalado
g) Usina Solar: Usina Solar de Espenhain (Alemanha). Para energia solar,
utilizou-se esta usina por não haver no Brasil uma planta solar que
possa ser comparada
Devido à capacidade de geração das usinas, para se efetuar os cálculos e
chegar à capacidade de 1.300 MW utilizada como padrão, GUENA teve de fazer
algumas considerações:
52
a) A usina termelétrica a carvão, UTE Presidente Médici, apresenta uma
potência instalada de 445 MW, ocupando uma área de 200.000 m2. Para atingir a
potencia de 1.300 MW são necessárias 3 usinas do mesmo porte, resultando na
ocupação de uma área de 600.000 m2 (GUENA, 2007). A Figura 19 mostra o
Complexo Termelétrico de Candiota, RS.
Figura 19- Complexo termelétrico de Candiota, UTE Presidente Médici. Fonte: GUENA,
2007
b) A usina termelétrica a gás, UTE governador Leonel Brizola, apresenta
uma potência instalada de 1.040 MW, ocupando uma área de 120.000 m2.
A Figura 20 mostra a Termelétrica a Gás Leonel Brizola, RJ.
53
Figura 20- Vista aérea da termelétrica a gás Leonel Brizola. Fonte: GUENA, 2007.
c) A usina termelétrica a óleo, UTE Breitener, apresenta uma potência
instalada de 166 MW, ocupando uma área de 9.900 m2. Para atingir a potencia de
1.300 MW são necessárias aproximadamente 8 usinas do mesmo porte, resultando
na ocupação de uma área de 120.000 m2 (GUENA, 2007). A Figura 21 mostra a
Termelétrica Breitener, CE.
Figura 21- Termelétrica Breitener, Maracaú, CE. Fonte: GUENA, 2007.
d) A usina nuclear, Angra II, apresenta uma potência instalada de 1.350
MW, ocupando uma área de 100.000 m2 (GUENA, 2007). A Figura 22 mostra a
Usina Nuclear de Angra II, RJ.
54
Figura 22- Vista da Usina de Angra II. Fonte: GUENA, 2007.
e) A usina hidrelétrica, Serra da Mesa no rio Tocantins, apresenta uma
potência instalada de 1.275 MW, com 3 unidades geradoras, ocupando uma área
de 1.784.000.000 m2 (GUENA, 2007). A Figura 23 mostra três vistas do lago da
hidrelétrica da Serra da Mesa, GO.
Figura 23- Lago da hidrelétrica de Serra da Mesa, GO. Fonte: GUENA, 2007.
f) Na energia eólica, cada gerador dista no mínimo 20 metros dos demais. O
Parque Eólico de La Sierra de El Perdón, apresenta uma potência instalada de 20
MW, ocupando uma área de 46.000 m2. Para atingir a potencia de 1.300 MW são
necessárias 65 parques do mesmo porte, resultando na ocupação de uma área de
2.990.000 m2 (GUENA, 2007). A Figura 24 mostra o Parque Eólico de La Sierra de
El Perdón, na Espanha.
55
Figura 24- Vista do Parque Eólico de La Sierra de El Perdón. Fonte: GUENA, 2007.
A energia solar, instalada em Espenhain, apresenta uma potência instalada
de 5 MW, ocupando uma área de 200.000 m2. Para atingir a potencia de 1.300 MW
são necessárias 260 plantas do mesmo porte, resultando na ocupação de uma área
de 52.000.000 m2 (GUENA, 2007). A Figura 25 mostra a Planta Solar de Espenhain,
na Alemanha.
Figura 25- Planta solar de Espenhain, Alemanha. Fonte: GUENA, 2007.
Diante destes dados, GUENA construiu a Tabela 2, mostrando a avaliação
comparativa entre os tipos de usinas geradoras de energia, com eficiência de cada
uma delas, a área de construção e o custo da produção da energia sem impostos,
encargos e despesas com manutenção e pessoal. Esses dados foram utilizados
para os cálculos da área imobilizada por MW gerado.
56
Tabela 2- Comparativo dos tipos de geração x área de construção x custo em Euro
Fonte: GUENA, 2007.
Com esses dados obtidos por GUENA, ela pode verificar que a eficiência
térmica das diferentes formas de geração de energia é de certa forma equivalente,
pois estão compreendidas na faixa entre 30 e 40%. Desta forma o que irá
diferenciá-las são a disponibilidade do combustível, os impactos ambientais gerados
e os custos de geração.
Esta analise feita por GUENA já demonstra um fator favorável a energia
nuclear quando comparada as outras fontes geradoras de energia elétrica, pois a
energia nuclear é a que possui maior produção de energia por m2, sendo seguida
pelas energias térmicas a gás e a óleo, que possuem valores bem próximos ao da
energia nuclear. Já as outras fontes de energia (térmica a carvão, eólica, solar e
hidrelétrica) apresentam uma potência por área instalada muito inferior a da energia
nuclear.
Analisando as informações obtidas na literatura, observamos alguns
parâmetros econômicos e ambientais importantes para serem analisados para fazer
uma comparação entre as fontes de energia. Os parâmetros considerados mais
relevantes e que foram abordados neste trabalho são: a fonte geradora possuir um
ciclo de combustível associado; o impacto gerado pela área ocupada pela unidade
geradora; 3 o uso de água pelas fontes de energia; a geração de Gases do Efeito
Estufa, GEE; dependência de fatores sazonais e climáticos na produção de energia
e a influencia do perfil de geração; os impactos causados pela matéria-prima; ser ou
não uma fonte de energia renovável; a possibilidade da instalação da unidade
geradora perto dos centros consumidores; custos de geração elétrica; e a
desativação da unidade geradora de eletricidade.
Tipo de Geração Eficiência
Teórica (%) Área de
Construção (m2) Custo do kW
(Euros) Potência/Área
(kW/m2) Térmica a Carvão 35 600.000 0,018 a 0,15 2,17
Térmica a Gás Máx 40 120.000 0,005 a 0,035 10,83 Térmica a Óleo 40 a 44 120.000 0,026 a 0,109 10,83
Nuclear 34 100.000 0,0024 a 0,0074 13 Hidrelétrica 20 a 65 1.784.000.000 0,00004 a 0,007 0,00073
Eólica Máx 55 2.990.000 0,005 a 0,007 0,43 Solar 10 a 28 52.000.000 0,0014 a 0,0033 0,025
57
4.1 Possuir um ciclo de combustível
Dentre as fontes de energia utilizadas neste trabalho, as que possuem um
ciclo de combustível são as de origem térmica, ou seja, as térmicas a carvão, gás,
óleo e nuclear, que também é uma fonte térmica. Estas fontes são de uso mais
amplo por terem domínio de seus processos tecnológicos há mais tempo, porém
são fontes não renováveis. Já as usinas hidrelétricas, mesmo não sendo
dependente de um ciclo de combustível, ela têm limites naturais de crescimento. A
energia eólica utiliza o ar para o seu funcionamento, mas essa utilização não causa
nenhuma alteração nem no ar nem ambiental, assim como a energia solar, que
utiliza a irradiação solar, não trazendo nenhuma alteração no meio ambiente em
relação a isto. Junto com outras fontes renováveis, como os biocombustíveis e os
resultantes das grandes movimentações naturais de massa, as fontes eólica e solar
têm sido uma alternativa para o esgotamento das fontes não renováveis.
As fontes que dependem de um ciclo combustível apresentam um risco
ambiental, devido às operações associadas à extração e ao beneficiamento da
matéria-prima (GUENA, 2007).
Neste caso, podemos notar que o fato de apresentar um ciclo de
combustível é um fator negativo as fontes de energia, devido ao seu risco
ambiental. Porém as fontes de energia que apresentam um ciclo combustível têm
uma grande importância na matriz energética mundial, pois são utilizadas há mais
tempo, existindo assim um domínio e um grande desenvolvimento nos seus
processos tecnológicos, o que resultam na diminuição do risco ambiental e em uma
otimização do processo.
A energia nuclear tem esse fator minimizado também, pois necessitam de
uma menor quantidade de combustível para produzir energia, principalmente se
comparada às outras fontes que possuem um ciclo combustível, como as térmicas a
carvão, a gás e a óleo, e as que utilizam biomassa, que necessitam de um volume
muito grande de matéria-prima para gerar energia, conforme mostra a Tabela 3.
58
Tabela 3- Consumo de matéria-prima
Fonte de energia elétrica Coeficiente de massa de
combustivel anual (kg/MWh) Biomassa 1.924
Carvão 413 Gás natural 287
Petróleo 276 Nuclear 0,02 Eólica 0
Hidreletrica 0 Fonte: Cesaretti, 2010
4.2 Área ocupada pelas unidades geradoras
Os dados obtidos por GUENA mostram que neste quesito o pior caso é o da
hidrelétrica, que necessita de uma imensa área para a formação dos lagos. É de
conhecimento também que a biota da região é afetada pela eliminação de parte
dela por afogamento, pela impossibilidade dos peixes seguirem seus caminhos
naturais e pela separação territorial acarretada pela grande área alagada. A energia
solar tem um impacto razoável neste aspecto, pois seus imensos painéis criam
microclimas diferenciados pelas sombras formadas. A energia eólica é um meio
termo entre uma área concentrada e outra um pouco mais dispersa (GUENA, 2007).
No caso das hidrelétricas, um dos maiores problemas é o seu baixo
potencial de geração por m2, trazendo assim um grande impacto ao meio ambiente
devido à necessidade de grandes áreas para implementação das mesmas. Para se
diminuir esse impacto é importante escolher o local das barragens pensando na
maior razão possível entre a potencia gerada e a área inundada. Quanto maior for a
razão entre a potencia gerada e a área inundada, menor será o impacto
socioambiental (GOLDEMBERG & LUCON, 2008)
Esta questão é um dos problemas para a utilização de fontes de energias
renováveis. As fontes renováveis necessitam de uma grande área para serem
implementadas ou para produzir o combustível, como no caso da biomassa, o que
se torna um fator limitante, ter de possuir toda essa área para produzir energia, o
que faz com que a geração de energia por m2 seja muito baixo, quando comparada
com outras fontes de energia não renováveis, como foi mostrado pelos dados
59
anteriormente. E essa enorme área necessária, gera um grande impacto ambiental
também na região onde a fonte de energia é implantada, como podemos perceber
no caso das hidrelétricas, onde o bioma da região é afetado devido a grande área
alagada necessária para formação dos lagos.
4.3 O uso de água pelas fontes de energia
O requerimento de água por uma fonte de energia é um indicador
socioambiental importante, pois a sua necessidade para a geração de eletricidade
indisponibiliza o mesmo para outros usos, como asseio e alimentação. São
necessários consideráveis volumes de água em todo o ciclo de vida da geração
elétrica (Cesaretti, 2010).
A Tabela 4 mostra o consumo total de água em toda cadeia energética.
Tabela 4- Consumo ou requerimento total em toda a cadeia energética
Fonte de energia elétrica Requerimento total de água (m3/MWh)
Nuclear 60,039 Carvão 59,838 Petróleo 31,534
Biomassa 31,478 Gás natural 31,091 Hidrelétrica 17
Eólica 0,008 Fonte: Cesaretti, 2010
Para a construção da Tabela 4, Cesaretti se baseio nos volumes de água
requeridos para as fontes de geração elétrica na circulação direta, na circulação
indireta e no consumo.
A diferença de consumo de água entre as centrais elétricas deve-se às
técnicas e tecnologias empregadas em cada etapa de geração como o
resfriamento, além da característica própria da planta (Cesaretti, 2010).
Os dados mostram que as energias nucleares e de fonte fósseis são as que
necessitam de um maior volume de água para a geração de energia, pois utilizam
grandes volumes de água nas operações de refrigeração e no caso das de origem
60
fósseis no seqüestro de carbono também. A biomassa utiliza água principalmente
no cultivo. A água requerida nas hidrelétricas considera a perda por evaporação do
reservatório, e a fonte eólica praticamente não requer água para geração de energia
elétrica.
4.4 Quantidade gerada de Gases do Efeito Estufa
A quantidade gerada de Gases de Efeito Estufa (GEE) tem assumido um
papel cada vez mais importante na escolha de um empreendimento para geração
de energia elétrica. Neste aspecto a nuclear, a solar, a eólica e a hidrelétrica tem
uma grande vantagem sobre as demais, embora a hidrelétrica favoreça a formação
do gás metano durante os primeiros dez anos de funcionamento. Entre as fontes
que formam gases de efeito estufa, a térmica a gás é menos poluidora do que a
térmica a óleo, e está menos do que a térmica a carvão (GUENA, 2007). A Tabela 5
lista as emissões de gases de efeito estufa, NOx e SOx para cada tipo de geração
de energia elétrica, não sendo citada a energia nuclear, pois a mesma não emite
nenhum desses gases.
Tabela 5- Emissão de gases das centrais geradoras de energia elétrica
Emissão Termelétrica
a Carvão Termelétrica
a Gás Termelétrica
a Óleo Hidrelétrica Eólica Solar
GEE (kg CO2) 316 278 261 1,27 1,69 29
Nox (g) 513 464 575 10,4 8,6 0,36
Sox (g) 1210 66 2690 1,8 9,1 0,09 Fonte: GUENA, 2007.
A geração de gases do efeito estufa tem sido uma das maiores
preocupações ambientais da sociedade atual. Este fator traz uma grande vantagem
a energia nuclear, devido à mesma não emitir nenhum desses gases. É o principal
fator para uma fonte de energia ser considerada limpa, e é o que faz a energia
nuclear ser considerada uma fonte de energia limpa, mesmo não sendo renovável.
61
4.5 Dependência de fatores sazonais e climático e o perfil de geração
As hidrelétricas dependem do regime de chuvas para manter a produção
constante, embora a formação das grandes represas vise minimizar o impacto desta
variável. A energia eólica depende de um regime de ventos constantes e o
rendimento da produção de energia solar é diretamente influenciado pela formação
de nuvens e chuvas. As outras formas de geração, que utilizam material
combustível, não são afetadas por fatores sazonais, como regime de ventos,
chuvas e insolação (GUENA, 2007).
Neste fator as fontes renováveis de energia apresentam uma enorme
desvantagem, pois dependem diretamente de fatores sazonais e climáticos para
sua produção, não conseguindo assim manter sua produção constante durante todo
o ano, e em alguns casos variando inclusive durante o dia.
As hidrelétricas são dependentes do regime de chuvas, onde mesmo com a
formação de grandes represas para diminuir essa dependência, em períodos de
pouca chuva, as águas nas represas diminuem, diminuindo assim a geração de
energia elétrica.
As energias solar e eólica apresentam um perfil de geração que se altera ao
longo do dia. Por razões óbvias, a energia solar não tem a mesma capacidade ao
longo do dia, pois é dependente da irradiação solar para produzir energia elétrica. A
sua geração também varia de acordo com a época do ano, e com o local onde está
instalada, pois a irradiação solar é mais forte ou mais fraca dependendo da sua
localização, sendo mais intensa próxima a Linha do Equador, e varia dependendo
da época do ano, sendo mais intenso no verão. Já a energia eólica depende da
força dos ventos, que está diretamente ligada ao regime de ventos, que também
varia de uma localidade para outra, e de uma estação para outra, além de que o
perfil de geração da energia eólica também se altera ao longo do dia, tendo seu
pico máximo por volta das 20 horas.
Devido a esse perfil de geração das energias eólica e solar, nos horários de
pico de consumo, que é entre as 18 e às 21 horas, estas energias não estão no seu
potencial máximo de geração. Diferente do que ocorre com as térmicas a carvão,
gás, óleo e nuclear podem ter a sua produção de energia modulada, diminuindo o
62
consumo de combustível nos horários de menor demanda. No caso das
hidrelétricas esta modulação não pode ser feita, a menos que as turbinas sejam
revertidas, o que não significa uma economia de equipamento (GUENA, 2007).
Como o custo para o armazenamento de energia é muito alto, é importante
gerar energia de acordo com a demanda da mesma, para não se perder energia
gerada. Para isso é importante ter a capacidade máxima de geração nos horários
de pico, onde o consumo de energia é maior, o que só pode ser feito nas usinas
térmicas a carvão, gás, óleo e nuclear.
4.6 Impactos causados pela matéria-prima
Este é um dos parâmetros que representam uma desvantagem para as
fontes de energia não renováveis. A extração e o beneficiamento do carvão, do
óleo, do gás e do combustível nuclear já pressupõem a poluição ambiental
associada a essas atividades. A mineração do carvão traz preocupação com a
saúde dos trabalhadores, assim como os vazamentos no transporte de petróleo e
seus derivados tem um grande impacto ambiental. De todos, o ciclo de vida do
combustível nuclear é o mais preocupante para o meio ambiente, haja vista o longo
tempo necessário para que este se torne radiologicamente inofensivo (GUENA,
2007).
As fontes de energia não renováveis apresentam uma grande preocupação
com relação aos impactos causados por sua matéria-prima. A extração e o preparo
do combustível, para que o mesmo seja utilizado para a geração de energia gera
preocupação com a saúde e segurança dos trabalhadores, assim como o impacto
ambiental que pode ter caso haja algum problema no transporte ou na extração do
mesmo. Os vazamentos de óleo e gás têm um grande impacto ambiental, e por isso
necessita de grande rigor na operação dos mesmos, para que não aconteça
nenhum acidente. No caso das usinas nucleares, além do perigo caso ocorra algum
acidente ou vazamento de substancias nucleares, existe também a preocupação
com o descarte do lixo nuclear, que tem que ser feito de forma apropriada, para não
haver um impacto ao meio ambiente.
63
4.7 Ser ou não uma fonte de energia renovável
As térmicas a carvão, gás, óleo e nuclear são todas fontes de energia não
renovável, pois utilizam matéria-prima com estoques finitos, ou seja, as suas fontes
de matéria-prima irão se esgotar um dia. Já as fontes solar, eólica e hidrelétrica são
fontes renováveis, pois sua matéria-prima, respectivamente o sol, o vento e a água
dos rios, não irão se esgotar.
No caso dos combustíveis fósseis, esta situação se acentua, devido a
inúmeras outras aplicações industriais que eles possuem, fazendo com que o
consumo da reserva dessas matérias seja maior, e conseqüentemente o término do
mesmo fica mais próximo.
Tem se investido cada vez mais em fontes de energias renováveis, não só
por elas serem fontes de energia limpa, mas também por não depender de reservas
que um dia irá se esgotar e assim a fonte de energia deixar de existir.
4.8 Possibilidade da instalação da unidade geradora próxima aos centros
consumidores
A sociedade atual tem sua população localizada nos centros urbanos, o que
traz a necessidade de que as fontes de energia estejam mais próximas dos centros
de consumo para suprir a demanda dos mesmos. Isto não é só pela questão da
gestão, mas também para evitar a perda ocasionada pela dissipação da energia na
transmissão para longas distancias (GUENA, 2007).
As energias que dependem de situações geográficas favoráveis, como é o
caso da hidrelétrica, eólica e solar, que depende das condições de relevo e
climática para favorecer a sua geração, encontram-se em desvantagem quando
comparadas as que podem ser instaladas em qualquer região. Neste fator, a
energia nuclear acaba levando certa vantagem com relação às térmicas a carvão,
gás e óleo, pois apesar de elas poderem ser instaladas em qualquer região, pois
64
seu combustível pode ser transportado de um local para o outro, elas geralmente
são instaladas próximas as reservas dos seus respectivos combustíveis.
4.9 Custos de geração elétrica
A análise de custos é sempre um dos principais parâmetros avaliados para
se investir em qualquer setor ou negocio. Para se investir em determinado produto
ou projeto, é necessário que o mesmo tenha um custo competitivo quando
comparado a outros similares ou que possuam a mesma finalidade. O produto ou
projeto não tem de ser apenas possível de ser realizado, ele tem de fazer isso
sendo economicamente viável e competitivo com o mercado para se tornar viável
investir no mesmo.
No caso das fontes geradoras de energia é difícil fazer um levantamento do
custo, pois o mesmo varia dependendo da tecnologia utilizada, o local de instalação
da planta, a capacidade de geração da mesma, que variam mesmo entre fontes de
energia iguais. O próprio rigor das regulamentações de cada país altera o custo final
das fontes geradoras, pois países que tem pouca regulamentação têm a tendência
de utilizar opções mais baratas, desconsiderando as questões referentes às
mitigações dos impactos ambientais (IPCC, 2007), haja vista a parte de segurança,
descarte e tratamento dos resíduos e dos gases emitidos para a atmosfera, que
visam minimizar os riscos e o impacto ambiental, tem um custo elevado.
Para se fazer a comparação do custo de produção de energia elétrica no
Brasil, foi construída a Tabela 6, utilizando dados da ANEEL.
65
Tabela 6- Custos de produção de energia elétrica no Brasil Fonte de energia
elétrica Custo (R$/MWh) Óleo diesel 491,61
Óleo combustível 330,11 Eólica 197,95
Gás natural 140,60 Nuclear 138,75
Carvão nacional 135,05 Carvão importado 127,65
Gás natural liquefeito 125,80 Hidrelétrica 118,40 Biomassa 101,75
Elaborada a partir de: ANEEL (2008)
Analisando os dados da Tabela 6, podemos observar que a energia nuclear
apresenta um valor de custo de produção intermediário entre as fontes geradoras
de energia, sendo assim economicamente competitiva com os outros tipos de fontes
geradoras de energia.
4.10 Desativação da unidade geradora de eletricidade
A questão da desativação da unidade geradora de eletricidade é tão
importante que até possui uma denominação própria na área nuclear, é o chamado
descomissionamento da usina nuclear. Cada uma das formas de geração de
energia elétrica tem sua peculiaridade na desativação (GUENA, 2007).
Para a desativação das centrais termelétricas a carvão, gás ou óleo, os
maiores problemas são a possibilidade de contaminação do solo, a necessidade de
desmontagem das instalações e a eventual demolição dos edifícios para reutilizar o
terreno (GUENA, 2007).
Para o descomissionamento de uma usina nuclear, é necessário o total
isolamento do local da central, bem como o monitoramento e segurança 24 horas
durante todo o período que o material utilizado na geração de energia levar para
decair a níveis que não comprometa mais o meio ambiente. O tempo para isso
ocorre pode superar os cem anos (GUENA, 2007).
66
Para as barragens, a maior preocupação é na fase de construção, pois
depois de construída, por se tratar de uma obra de grande porte e com reservatório
volumoso não se pode simplesmente abandoná-la (GUENA, 2007). Este motivo
torna impensável desativar uma hidrelétrica, e também não existe um porquê para
tal, visto que é uma fonte de energia renovável.
Para os parques eólicos o material empregado nas torres é considerado
sucata. O maior problema são as baterias empregadas para o armazenamento da
energia que contem materiais tóxicos, como o chumbo, cádmio, cobre, zinco,
manganês, níquel, lítio e mercúrio. Os mais perigosos são o chumbo, o cádmio e o
mercúrio (GUENA, 2007).
Para centrais solares, a remoção da célula fotoelétrica não representa um
problema para o meio ambiente, pois não usa material poluente. Porém assim como
os parques eólicos, o problema são as baterias, que devem ter uma destinação
adequada para que não haja contaminação do meio ambiente (GUENA, 2007).
Podemos perceber, que com exceção das hidrelétricas, onde não se
imagina o seu desativamento, todas as outras fontes de energia enfrentarão
problemas para efetuar sua desativação. As fontes geradoras de eletricidade
possuem uma vida útil, aonde seu rendimento vai caindo ao longo dos anos,
diminuindo a sua eficiência. Os avanços tecnológicos e o desenvolvimento para
melhorar os processos, visam também aumentar a vida útil das fontes, para tornar
as mesmas mais viáveis. Na hora de se desativar as centrais, seja devido a ter
atingido a vida útil da mesma, ou por outros motivos, como econômicos, de
segurança, político, entre outros, é necessária uma preocupação com os materiais
utilizados nas mesmas, que devem passar pelos processos necessários e ter os
destinos adequados para não causarem nenhum impacto ambiental.
4.11 Disposições Finais
Uma das grandes preocupações com relação à energia nuclear tem sido
com relação ao impacto gerado por um acidente em uma usina nuclear, como
ocorreu em Fukushima em 2011. Este acidente inclusive fez com que muitos países
67
repensassem sua matriz energética nuclear. Após o acidente em Fukushima, países
como Alemanha, Itália, Japão, Rússia, Suíça, entre outros, resolveram repensar
suas políticas nucleares, alguns inclusive decidiram fechar suas usinas nucleares,
como é o caso da Alemanha, que pretende até 2022 desativar todas as usinas
nucleares do país. Devido a esse movimento que tem se formado em alguns países
europeus, tem crescido a critica aqui no Brasil, existindo inclusive um projeto de lei
em tramitação no senado brasileiro para suspender a construção de novas usinas
nucleares no Brasil por um período de 30 anos, o que vai de encontro com os
planos do governo federal, que prevê a construção de mais quatro novas usinas
nucleares até 2030.
Este cenário representa uma visão política da situação das usinas
nucleares. Na Alemanha, a decisão de se fechar as usinas nucleares foi uma
decisão política, visto que as usinas nucleares na Alemanha não apresentaram
problemas de segurança, e possuem uma das tecnologias mais avançadas,
seguras, eficientes e produtivas do mundo. Inclusive, esta decisão, trouxe um
aumento no custo da energia nuclear da população alemã, onde houve um aumento
de 47% no custo da energia elétrica para a população. E ainda existe o problema na
geração de energia no inverno, onde a geração de energia por parte de fontes de
energia renovável tem uma grande diminuição. E se a Alemanha esta desativando
suas usinas nucleares, muitos outros países estão investindo na mesma, tendo 64
usinas em construção no mundo, a maioria delas na China, onde estão sendo
construídas 26 novas usinas nucleares.
O risco de acidente existe não só paras usinas nucleares, mas para todas
as fontes, e um acidente em qualquer uma delas trariam um grande impacto
ambiental. Este não é um problema exclusivo das usinas nucleares, principalmente
se lembrarmos que o acidente em Fukushima foi ocasionado por fenômenos
naturais (foi um terremoto seguido de um tsunami). Fatores naturais podem ocorrer
em qualquer fonte de energia, e concerteza causará grandes estragos e impacto ao
meio ambiente. A opção de simplesmente acabar com as usinas nucleares é muito
simplista e equivocada. É uma fonte de energia que possui uma tecnologia já
conhecida e bastante avançada, atingindo altos índices de eficiência e de
segurança. O que deveria ser feito é investir para melhorar a segurança cada vez
68
mais, diminuindo os riscos de um acidente, e minimizando os efeitos caso algum
ocorra.
69
5. CONCLUSÃO
Os parâmetros aqui analisados demonstram que a energia nuclear
apresenta um custo de geração intermediário comparada a outras fontes geradoras
de energia, sendo assim uma opção economicamente viável comparada às outras
fontes de energia, mesmo as renováveis. A energia nuclear apresenta também o
maior potencial de geração de energia elétrica por m2, o que favorece a mesma,
pois produz uma grande quantidade de energia utilizando uma área muito menor,
quando comparada as outras.
Uma das maiores vantagens da energia nuclear é o fato de a mesma não
emitir gases do efeito estufa, sendo a diminuição da emissão de gases do efeito
estufa é um dos grandes objetivos da sociedade atual. Também, apesar de não ser
uma fonte de energia renovável, quando comparada com outras fontes que
necessitam de matéria-prima, como a biomassa, térmicas a carvão, a óleo e a gás,
a energia nuclear necessita de um volume muito menor de matéria-prima para
produzir uma mesma quantidade de energia, além de o Brasil possuir a 7ª maior
reserva de urânio do mundo, o que garante um suprimento de matéria prima por
muitos anos, mesmo com um aumento da produção nuclear.
Também podemos observar pelos parâmetros analisados neste trabalho,
que apesar de as fontes de energia renováveis serem uma boa opção para
substituir as fontes de energia não-renováveis, ainda estão sendo desenvolvidas e
aprimoradas novas tecnologias para otimizar as mesmas, aumentando a sua
produção e diminuindo seus custos. O armazenamento de energia também é um
problema, pois as tecnologias para armazenamento de energia ainda estão sendo
aprimoradas, o que faz com que o custo para armazenar energia seja elevado,
inviabilizando a utilização do mesmo. As fontes renováveis são influenciadas por
fatores climáticos e sazonais, que influenciam no local onde serão instaladas as
mesmas, ficando distantes dos grandes centros consumidores de energia.
Não foi discutida neste trabalho a opinião pública, que é um fator essencial
na hora de se escolher o tipo de energia a se investir, principalmente porque pode
ser utilizada como uma manobra política. Não se discutiu aqui também as razões do
Brasil para se investir em energia nuclear, que para muitos sempre visou obter a
70
tecnologia para enriquecimento do urânio, podendo utilizar o mesmo para outros
fins, não para geração de energia elétrica.
Estes são fatores importantes para se investir na energia nuclear, mas o
que este trabalho visou mostrar foi à viabilidade econômica e ambiental da energia
nuclear quando comparada com outras fontes de energia para geração de energia
elétrica, e pelos parâmetros analisados podemos concluir que é sim viável tanto
econômica, quanto ambientalmente se investir em usinas nucleares no Brasil.
71
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