Produção de Energia Fabio Correa Leite Treinamento – 3,4 e 5 de novembro de 2004 Araçatuba - SP...
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Produção de EnergiaFabio Correa Leite
Treinamento – 3,4 e 5 de novembro de 2004
Araçatuba - SP
Novos Instrumentos de Planejamento Energético Regional visando o Desenvolvimento Sustentável
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 2 de xy
Produção de Energia
Geração de Energia
Tipos de geração de energia elétrica Tecnologias Impactos ambientais e Aspectos econômicos de se produzir energia através de diferentes fontes
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 3 de xy
Tipos de Geração de Energia
Centrais Termelétricas
O funcionamento das termelétricas se dá pela conversão de energia térmica em mecânica, e desta em energia elétrica. Dois tipos de combustão utilizados: o de combustão externa, (Ex.: termelétricas a vapor), e o de combustão interna, (Ex.: turbinas a gás, e máquinas térmicas a pistão). Cogeração
Os combustíveis mais utilizados nas centrais a vapor são: óleo, carvão, biomassa e derivados do petróleo, já nas centrais a gás são:o gás natural e o óleo diesel. Nesta sessão trataremos apenas das centrais que utilizam combustíveis fosseis.
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Sistemas de Cogeração Topping Cycle System
Nos sistemas tipo "topping cycle" o energético, gás natural por exemplo, é utilizado inicialmente na produção de energia elétrica ou mecânica em turbinas ou motores à gás e o calor rejeitado é recuperado para o sistema térmico.
Centrais Termelétricas
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Sistemas de Cogeração Bottoming Cycle System
Nos sistemas com "bottoming cycle" o energético produz primeiramente vapor, que utilizado para produção de energia mecânica e/ou elétrica em turbinas a vapor, é depois repassado ao processo.
Centrais Termelétricas
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Motores Alternativos de Combustão Interna
Diesel, Gás Natural (Otto e Diesel)
Ar Exaustão
ADMISSÃO COMPRESSÃO EXPLOSÃO ESCAPE
Combustível
Ar
Combustível
Centrais Termelétricas
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Motores a Combustão
Centrais Termelétricas
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Motores a Combustão
Em geral apresentam uma eficiência maior do que as turbinas à gás.
Os motores são altamente duráveis e confiáveis, mas apresentam altos custos de combustível e manutenção, especialmente o Diesel.
Possuem uma ampla faixa de potências podendo ir de dezenas de kW à motores da ordem de 6 MW
Alguns motores são bi-combustível, podendo operar com GN e Diesel
Centrais Termelétricas
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Turbinas a Vapor
Centrais Termelétricas
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Turbinas a Gás
Centrais Termelétricas
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Microturbinas a Gás
Alta versatilidade e rápida implantação (quase imediata)
Alta confiabilidade
Baixas emissões e ruído
Ampla faixa de potências: de 10 kVA a 1MVA
Aprox. US$ 1500,00 / kW
Centrais Termelétricas
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Microturbinas a Gás
Centrais Termelétricas
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Mais "adequadas" à operação na ponta.Faixa típica de Potências:Chega-se até: 334 MW, Heat Rate = 8360 BTU/kWh (Mitsubishi)Potências na faixa de 22 MW (a 380 US$/kW) a 271 MW (a 183 US$/kW)
Os custos ficam na faixa de 180 a 404 US$/kW
Unidade de Médio Porte Unidade de Grande Porte
Potência 50 MW 150 MW
Custos de Investimento 651 US$/kW 441 US$/kW
Custos de O&M fixo 16,8 US$/kW.ano 10,71 US$/kW.ano
Custos de O&M variável 0,11 US$/MWh 0,11 US$/MWh
Heat Rate (à plena carga) 12550 kJ/kWh 11710 kJ/kWh
Centrais Termelétricas
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Quadro Comparativo
Fixando Energia Térmica (vapor)
Equipamento Energia
Elétrica kW
Energia
Térmica kW
Perdas
kW
INPUT
kW
Turbina a vapor 12,5 100 12,5 125
Turbina a gás 62 100 38 200
Motor a gás 93 100 40 233
Fixando Energia Elétrica
Equipamento Energia
Elétrica kW
Energia
Térmica kW
Perdas
kW
INPUT
kW
Turbina a vapor 100 800 100 1000
Turbina a gás 100 161 61 323
Motor a gás 100 102,5 42,5 250
Centrais Termelétricas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 15 de xy
Ciclo Combinado
Centrais Termelétricas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 16 de xy
Primeiro na matriz energética mundial, “baixo custo” e uma ampla utilização. Oriente Médio possui mais de 60% da produção mundial, já no mercado importador se destaca os EUA – 50% do petróleo mundial.
•Produção de energia elétrica: 20% do consumo de petróleo mundial /alternativa: gás natural
Petróleo e seus Derivados
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Produção de combustíveis para o transporte: a gasolina e o óleo diesel
O principal meio de produção destes combustíveis são as refinarias de petróleo, que sintetizam os diversos derivados do petróleo, produzindo, assim, uma grande variedade de produtos, dentre eles a gasolina (além de querosene, óleo diesel, dentre muitos outros). No Brasil, a produção petrolífera vem crescendo muito nos últimos anos, existem estimativas da possibilidade do país se tornar auto suficiente na produção de petróleo até o ano de 2005.
O processo de refino de petróleo no Brasil é realizado em sua maior parte pela Petrobrás, sendo que ela possui quatorze grandes refinarias (11 integrais no Brasil, 2 na Bolívia e 1 na Argentina). O rendimento médio das refinarias de petróleo brasileiras é de 1. 680 milhão de barris de petróleo bruto por dia.
Petróleo e seus Derivados
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 18 de xy
Plantas de GásNatural
Petroquímica
RefinariasProspecção
Produção
Perfuração
GLP Gasolina Natural Solventes Combustível Industrial
Gás(via gasodutos)
Injeção para recuperaçãosecundária
Óleo
Óleo + Gás
Transporte: oleodutos oupetroleiros
Insumos p/petroquímica
Insumos p/petroquímica
GLP Gasolina Querosene Óleo diesel Óleo Combustível Resíduos: asfalto, coque
Plásticos Fibras Borracha Sintética Fertilizantes Detergentes
CADEIA PRODUTIVA DO SETOR PETRÓLEO
Petróleo e seus Derivados
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Segundo lugar na matriz energética mundial, devido principalmente ao seu baixo custo. Os principais mercados exportadores são os EUA (21%), a Austrália (37%) e a África do Sul (15%).
A metade da produção mundial de carvão tem como finalidade a
produção de energia elétrica. No Brasil a participação do carvão
na geração de energia elétrica é reduzida, isso se deve a pouca
ocorrência desse insumo no território nacional e a “pobreza” do
carvão disponível (baixo teor calórico), as usinas mais
significativas encontram-se no Rio Grande do Sul e em Santa
Catarina.
Carvão Mineral
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MERCADOÉ o terceiro lugar na matriz energética mundial.
Aproximadamente 13% das termelétricas mundiais são abastecidas com gás natural, e essas são responsáveis por 3% da produção de energia primaria do mundo. Os EUA, o Canadá e a ex-URSS são os maiores produtores de gás natural, sendo que os maiores mercados importadores são novamente os EUA e a Europa Ocidental.
No Brasil, o crescimento do uso do gás natural parece limitado a investimentos que aumentem a rede de distribuição pelo país, sua aplicação mais imediata se dá pelo uso do gasoduto Brasil-Bolívia, além do uso do gás da Argentina através de interconexão elétrica.
Gás Natural
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Pode estar ou não associado ao petróleo. É predominantemente por metano apresenta baixos teores de contaminantes, como o nitrogênio, o dióxido de carbono, a água e compostos de enxofre.
A exploração, primeiro elo da indústria de petróleo e gás natural, está dividida basicamente em pesquisa e perfuração. Depois de confirmada a existência de petróleo e gás natural , inicia-se a fase de desenvolvimento e produção.
Até este ponto as indústrias de petróleo e gás natural caminham juntas. Nas unidades de produção, parte do gás é utilizada como gás lift para reduzir a densidade do petróleo facilitando sua extração e parte é reinjetada com duas finalidades: recuperação secundária (que aumenta a pressão interna do reservatório) ou armazenamento em poços de gás não associado.
Gás Natural
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O restante pode ser: consumido internamente na geração de
eletricidade e vapor; queimado em flares, caso não haja infra-
estrutura suficiente que permita seu aproveitamento e; escoada
para Unidades de Processamento de Gás Natural (UPGN) ou
diretamente consumidas.
Nas UPGN's, ocorre a separação das frações mais leves do gás
natural e obtêm-se o gás natural seco (metano e etano), o Gás
Liqüefeito de Petróleo - GLP (propano e butano) e a gasolina
natural (pentano e superiores).
Gás Natural
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 23 de xy
Distribuição
Geração deEletricidade
Downstream
Consumidores
Gas NaturalVeicular
EnergéticoIndustrial
UsoResidencial
InsumoIndustrial
Transporte
Middlestream
Importação eExportação
Produção eExploração
Desenvolvimento
Pesquisa ouProspecção
Perfuração/Recuperação
Upstream
CADEIA PRODUTIVA DO SETOR DE GÁS NATURAL
Gás Natural
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As centrais hidrelétricas podem ser classificadas em:
•Centrais a fio d’água: capacidade de armazenamento
pequena e, em geral, dispõem somente da vazão natural do
curso de água para gerarem energia;
•Centrais de acumulação: reservatórios de água são
plurianuais;
•Centrais com armazenamento por bombeamento ou com
reversão.
Centrais Hidrelétricas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 25 de xy
Além disso se dividem em três grupos: as Grandes Centrais
Hidrelétricas, as Médias Centrais e as Pequenas Centrais
Hidrelétricas (PCH’s).
A produção total de energia elétrica brasileira é da ordem de
95% (a maior usina hidrelétrica brasileira é a de Itaipu, que tem
capacidade para gerar 12,6MW).
Porém essa dependência das usinas hidrelétricas causou
grandes problemas no ano de 2001 no setor elétrico brasileiro,
devido a um período com menos chuvas e face ao aumento do
consumo (além de outros fatores).
Centrais Hidrelétricas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 26 de xy
Produção, capacidade instalada e capacidade em instalação de usinas hidrelétricas no mundo
Região Capacidade Produção Capacidade instalada (GW) (TW-h) em instalação (GW)América do Norte 141 697 882América Latina e Caribe 114 519 18 331Europa Ocidental 16 48 2 464Europa Oriental 9 27 7 749Ex URSS 147 498 6 707Oriente Médio e Norte da África 21 66 1 211África Sub-Saariana 66 225 16 613Ásia do Pacífico 14 41 4 688Sul da Ásia 28 105 13 003Ásia Central 64 226 51 672OECD do Pacífico 34 129 841Total 655 2 582 124 161
Centrais Hidrelétricas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 27 de xy
Principais hidrelétricas brasileiras e a produção total do país. Usina Rio Capacidade Instalada
Itaipu Paraná 12,66GWIlha Solteira Paraná 3,444GWPorto Primavera Paraná 1,086 GWJupiá São Francisco 1,554 GWItaparica São Francisco 1,56 GWPaulo Afonso IV São Francisco 2,466 GWPaulo Afonso I,II e III São Francisco 1,417 GWSobradinho São Francisco 1,056 GWTrês Marias São Francisco 396 MWXingó São Francisco 3,06 GWTrês Irmãos Tietê 1,292 GWBarra Bonita Tietê 140,76 MWFurnas Grande 1,312 GWVolta Grande Grande 380 MWMachadinho Pelotas 1,14 GWSalto Grande Santo Antônio 102 MWTucuruí Tocantins 4,24 GWProdução brasileira to-tal de hidreletricidade ______
61,556 GW
Centrais Hidrelétricas
18 Bi US$ em dívidas!
Atraso de anos para início de
operação!
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 28 de xy
Participação pequena na matriz energética mundial. Pode ser produzida a partir do uso do etanol, do bagaço de cana, do carvão vegetal, do óleo vegetal, da lenha, da beterraba, do arroz, entre outros.
Nos EUA a biomassa representa 4% da energia primaria usada no país, enquanto no Zimbábue é de 40% . No Brasil o uso de biomassa é principalmente dado pelo álcool veicular.
Atualmente, existem pouco mais de 300 centrais elétricas de biomassa no território brasileiro, a grande maioria pequenas. O bagaço de cana é o que apresenta maior potencial para geração de energia elétrica: o período de safra coincide com o período seco das centrais hidrelétricas.
Centrais de Biomassa
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Briquetes de madeira
Centrais de Biomassa
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Grande safra agrícola permite o uso de resíduos para a geração distribuída.
A tecnologia já é matura, sendo boa parte nacionalizada.
Centrais de Biomassa
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 31 de xy
A produção de energia elétrica a partir da energia solar pode ser dividida em dois tipos principais:
•Sistemas fotovoltaicos autônomos;
•Sistemas termo-solares: utilizada para produzir vapor.
O Brasil possui um ótimo índice de radiação solar, principalmente no Nordeste.
Alguns países têm programas para aumentar a produção de energia solar, tais como Japão, EUA, Alemanha, Itália, Indonésia, Índia, África do Sul, entre outros
No Brasil, o aproveitamento da energia solar é pequeno. O principal motivo é o alto custo inicial para a implantação, além do alto custo da manutenção.
Centrais a Energia Solar
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 32 de xy
Exemplos de Utilização da Energia Solar Fotovoltaica
Centrais a Energia Solar
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 33 de xy
Geração Termo - SolarRadiação
solar
coletor
receptor
transporte e
backup
combustível
fóssil
conversãode
potência
Energia
Elétrica
Energia
Térmica
EnergiaTérmicaArmazenada
Radiação Solar Concentrada
Energia Solar Térmica
armazenagem
Componentes do processo de conversão de energia solar em elétrica
Fonte: Renewable Energy, Burnham / Johanson / Kelly / Reddy / Williams – Ed. Island Press,Washington, USA, 1992.
Centrais a Energia Solar
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 34 de xy
Geração Termo Geração Termo - Solar- Solar
Centrais a Energia Solar
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 35 de xy
O conhecimento da velocidade média do vento é de fundamental importância para a estimativa de energia a ser gerada em uma região (potência é função do cubo da velocidade)
A eletricidade gerada pela força dos ventos pode ser estimada em 24 Terawatts-hora em 1999.
No Brasil a produção de energia eólica é pequena, a produção total de energia eólica no país é de 20,3 MW.
Centrais Eólicas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 36 de xy
.Potência eólica instalada em 1997 e 1998 (megawatts) - Alguns países
País ou região Potencia instalada em 1997 Potencia instalada em 1998 USA 29 577 América Latina 10 24 Dinamarca 285 310 Alemanha 533 793 Grécia 0 26 Irlanda 42 11 Itália 33 94 Holanda 44 50 Portugal 20 13 Espanha 262 368 Reino Unido 55 10 China 67 54 Índia 65 52 outros Total 1 513 2 577
Centrais Eólicas
UE - 23.056 MW operativos em 2002
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 37 de xy
Exemplos de Utilização da Energia Eólica
Centrais Eólicas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 38 de xy
Cerca de 16% da energia elétrica mundial sendo os principais produtores: USA, a ex-URSS e os países Europeus.
No Brasil Angra I (1982) - 657 MW, e Angra II (2000)-1300 MW, possibilidade de Angra III
A contribuição total da energia nuclear no sistema energético brasileiro totaliza 1,3% do total, pouco se observado o fato de que o Brasil possui a sexta maior reserva de urânio do mundo.
Centrais Nucleares
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 39 de xy
Reatores a água leve: mais de 75% das usinas nucleares (inclusive Angra I), econômico seguro e confiável, até 900 MWe;
Reatores a água pesada: 8% das usinas nucleares, econômicos, seguros e confiáveis, até 900 MWe;
Reatores a gás: Esses reatores tem sido abandonados nos últimos anos em favor dos PWR’s (Pressurized Water Reactor) devido a fatores econômicos dentre outros;
Reatores refrigerados a metal liquido/Reatores super regenerados rápidos: esse tipo de reator não obteve o sucesso esperado devido aos recursos de urânio se mostrarem econômicos a curto e médio prazo. No entanto devido ao maior rendimento dessa tecnologia, ela tem grandes chances de ser mais aproveitada no futuro quando os recursos de urânio não forem tão grandes..
Centrais Nucleares
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 40 de xy
Centrais Nucleares
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 41 de xy
Pode ser feita de quatro maneiras:
Energia hidrotérmica: reservatórios de água quente e/ou vapor aprisionados entre rochas e sedimentos da crosta terrestre são utilizados para produção de calor;
Rocha quente e seca: um poço profundo é perfurado e a água é injetada retirando-a aquecida de um outro poço de retorno;
Reservatórios geopressurizados: contém uma mistura de água e metano completamente saturada e sob uma pressão elevada;
Magma: em certas regiões pode-se extrair calor do magma injetando-se água nesse magma criando uma espécie de buraco trocador de calor.
Os principais produtores são os USA (2 850 MW), as Filipinas (1848 MW), a Itália (769 MW), o México (743 MW), a Indonésia (590 MW) e o Japão (530 MW).
Centrais Geotérmicas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 42 de xy
Centrais Geotérmicas
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 43 de xy
Energia das MarésA energia das marés tem como origem o enchimento e esvaziamento alternados das baias e estuários, podendo ser utilizada para geração de energia elétrica, tendo que existir para isso condições que façam com que o nível da água suba consideravelmente durante a maré cheia.Usinas reversíveis podem ser usadas para bombear a água do mar para a baia ou vice e versa dependendo do tipo de usina.
Energia das OndasAs ondas apresentam energia cinética, o aumento da altura e do período das ondas e, conseqüentemente, dos níveis de energia, depende da faixa da superfície do mar sobre o qual o vento sopra, e de sua duração e intensidade. Também influem sobre a formação das ondas os fenômenos de marés, as diferenças de pressão atmosférica, abalos sísmicos, salinidade e temperatura da água.
Utilização da Energia dos Oceanos
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 44 de xy
Energia do Gradiente TérmicoOs oceanos apresentam diferenças de temperatura em profundidades diferentes, isso pode ser aproveitado para geração de energia elétrica. Como a eficiência dessa operação é baixa é necessário que haja gradientes de no mínimo 200°C. Os custos para esse tipo de operação são altos, pois a planta requer uma grande tubulação para trazer a água fria das profundezas do oceano para a superfície, isso torna a implantação desse tipo de central menos atraente.
Utilização da Energia dos Oceanos
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 45 de xy
OTEC- Ocean Thermal Energy conversion
Utilização da Energia dos Oceanos
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 46 de xy
A tabela abaixo contém dados sobre a geração de energia elétrica no Brasil em 2001 e uma projeção para 2004.
Produção de energia elétrica brasileira (GW).
Fonte 2001 Porcentagem 2004 Porcentagem Hidrelétricas 61,555 82% 69,448 67% Termelétricas 6,944 9% 17,024 17% Nuclear 1,966 3% 1,966 2% Fontes Alternativas 2,345 3% 5,645 5% (biomassa, eólica, etc.) Subtotal 72,81 92% 94,083 91% Importação de Itaipu 5,5 7% 6,2 6% Demais importações 1,15 1% 3,438 3% Total 79,46 100% 103,721 100%
Geração de Energia Elétrica no Brasil
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 47 de xy
Petróleo: emissão de gases do efeito estufa, chuva ácida. Dentre os poluentes emitidos pela utilização do petróleo estão: o CO2, o CO, e o SO2, MP;
Carvão: grandes emissões de NOx, SOx, e CO2, efeito estufa, chuvas ácidas, além de outros;
Gás natural: menores emissões de gases poluentes, principalmente o CO2. Alto custo inicial para a construção de uma malha de transporte do gás (gasodutos), o que encarece o produto final em frente ao petróleo e ao carvão mineral;
• Hidroeletricidade: variam muito com o tamanho e o tipo. As PCH’s = impactos muito pequenos. Grandes centrais = impactos maiores: destruição da fauna e da flora pelo alagamento, assoreamento em reservatórios, perdas de recursos minerais. Também não está livre das emissões de gases do efeito estufa;
Impactos Ambientais
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 48 de xy
Biomassa: é uma fonte renovável (quando manejada adequadamente), e apresenta balanço zero de emissões, não são emitidos NOx, SOx, CO2 é absorvido na fotossíntese Problemas: monocultura (diminui a fertilidade do solo), agrotóxicos, fertilizantes, o transporte requer veículos e infra-estrutura que causam emissões para a atmosfera;
Energia eólica: quase total ausência de impactos ambientais. Dentre os possíveis: o ruído, colisão de pássaros (o problema é bem maior em linhas de alta tensão), impacto visual e limitação do uso do espaço ocupado;
Energia solar: não apresenta impactos diretos. A produção de painéis solares possui impactos ao ambiente. Há a possibilidade de a energia requerida para se confeccionar um sistema completo ser maior do que a energia produzida por esse sistema em sua vida útil.
Impactos Ambientais
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 49 de xy
Energia nuclear: não apresenta emissões para atmosfera, mas o processo de enriquecimento do urânio apresenta impactos ambientais. Apesar disso, e excluindo-se os acidentes, a energia nuclear pode ser considerada pouco impactante para a natureza, e por isso deve ser analisada sempre como uma boa alternativa de fonte de energia;
Energia geotérmica: temporários, relacionados a perfuração e a exploração, e permanentes, resultantes da manutenção da fonte e operação da fonte de geração: ocupação do solo e impacto estético da mesma, incluindo em alguns casos “Plumas”, torres de refrigeração, ruídos, liberação de gases poluentes (como H2S e CO2) e elementos tóxicos (mercúrio e arsênico) na atmosfera, lixo sólido e deposição de água residual, pequenos tremores de terra e rebaixamento do solo;
Impactos Ambientais
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 50 de xy
Energia das ondas: o ambiente costeiro pode ser afetado pela modificação do clima das ondas locais, ou seja, a redução de energia das ondas pelos equipamentos podem, em teoria, afetar a densidade e a composição das espécies dos organismos residentes. Mesmo assim a utilização da energia das ondas apresenta bem mais aspectos ambientais positivos do que negativos;
• OTEC A operação de uma OTEC ocasiona diversos efeitos ambientais, alguns de difícil análise, o grande fluxo de água quente e fria, poderia modificar os padrões locais ou mesmo globais do tempo, embora as evidencias desse fato sejam poucas. Outro problema é o dióxido de carbono contido nas águas profundas do oceano que poderia ser liberado quando bombeado e aquecido no condensador. Uma planta OTEC pode também afetar o ecossistema local devido a mudanças provocadas na temperatura e salinidade da água.
Impactos Ambientais
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 51 de xy
Energia das marés: O aproveitamento da energia das marés não causa a emissão de poluentes na atmosfera, além do fato de a barragem poder proteger a costa na ocorrência de tempestades marítimas;
Impactos Ambientais
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 52 de xy
Custos de Produção
Custos de Produção com BiomassaCom preços de biomassa girando em torno de 2 US$ o gigajoule, que atualmente podem produzir algo em torno de 40 a 60 megawatts de eletricidade, os custos de produção de energia elétrica utilizando a biomassa como fonte resultam em valores entre 0,05 a 0,06 US$ o kWh. Se esse tipo de produção passar a ser produzido de forma comercial em maiores escalas, seus custos de produção podem cair para algo em torno de 0,04 US$ o kWh, principalmente com tecnologias de eficiência energética maior. Em escalas maiores, mais de 100 megawatts de eletricidade, espera-se que a biomassa compita com combustíveis fósseis em muitas situações no futuro.
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 53 de xy
Custos de Produção com Energia Eólica investimento inicial, preparação do projeto e infra-estrutura;quantidade de energia gerada: E = b.V3 kWh por metro quadrado;média da velocidade do vento local: deve exceder 5 m/s;eficiência do sistema: ultrapassa os 96%;vida útil do sistema: entre 15 e 20 anos de vida útil com grande confiabilidade.
.
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 54 de xy
Na Europa, são utilizados os seguintes valores como referencia para esses fatores que compõem os custos em uma usina eólica:investimento inicial, projeto e infraestrutura: 600 US$/m2;lucro: 5%;vida útil econômica: 15 anos;eficiência técnica: 95%;energia gerada anualmente: 3,15 V3 kWh/m2;O & M: 0,005 US$/kWh.Se a velocidade média do vento for de 5,6-7,5 m/s, os custos correspondentes de geração serão de 0,12 a 0,05 US$ o kWh. Como a geração de energia é proporcional a velocidade média do vento no local ao cubo, os custos podem variar drasticamente de região para região.
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 55 de xy
Figura 5.1. Desenvolvimento de custos de geração de eletricidade a partir de energia eólica na Dinamarca, entre 1981 e 1997 (US$/kWh) e Reduções potenciais de custos para energia eólica, entre 1997 e 2020 (centavos de dólar por kWh).
0
1
23
4
5
6
1997 2001 2005 2009 2013 2017 2021
0
0,05
0,1
0,15
0,2
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 56 de xy
Custos de Produção com Sistemas Fotovoltaicos
Em 1998 os preços giravam em torno de 3 a 6 US$ por WattHoje, preços entre 5 a 10 dólares para sistemas conectados e 8 a 40 dólares para sistemas isolados são bem representativos.
Custos possíveis de sistemas fotovoltaicos conectados (US$/W).
Elemento 1998 Até 2005 2005 -2015 Após 2015Módulos 3 a 4 1 a 2 0,5 a 1,0 < 0,5Balanço do sistema 2 a 6 1 a 2 0,5 a 1,0 < 0,5Investimento inicial, 5 a 10 2 a 4 1 a 2 < 1,0projeto e infraestrutura
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 57 de xy
Custos de Produção com Sistemas Fotovoltaicos
Curva de aprendizado:
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 58 de xy
Custo Total do Empreendimento (US$/kW)
6000-10000
Custo da Energia gerada (US$/MWh)
500-1160
Fator de Capacidade (%) 18-22
Fonte: Plano decenal 2001-2010, Eletrobrás
Custos de Produção com Energia Fotovoltaica - Brasil
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 59 de xy
Custos de Produção com Sistemas Termo-SolaresOs custos por kW de plantas termo-solares devem cair de 3000-3500 US$ o kW a curto prazo (para uma planta de 30 MW) para 2000-2500 US$ a longo prazo (para uma planta de 200 MW).
Se os custos de eletricidade permanecerem constantes para as fontes tradicionais de energia nos próximos 20 anos, os custos de energia de origem termo-solar podem cair para menos do que a metade dos valores atuais, de 0,14 a 0,18 US$ por kWh, para 0,04 a 0,06 US$ por kWh.
Com esses valores existe a possibilidade da energia termo-solar se tornar competitiva com fontes tradicionais, como carvão e gás natural, num horizonte de 20 a 30 anos.
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 60 de xy
Custos de Produção de Hidroeletricidade
Os projetos de usinas hidrelétricas têm demonstrado a tendência de exceder as estimativas de custos iniciais. Uma revisão de 80 hidrelétricas feita pelo Banco Mundial indicou que três quartos dessas usinas demonstravam custos finais superiores aos avaliados inicialmente. Os custos eram pelo menos 25% maiores na metade dos projetos e 50% maiores em mais de 30% dos projetos. As maiores razões para esse fenômeno são os custos adicionais com situações geológicas inesperadas e atrasos no emprego de recursos públicos (as hidrelétricas foram basicamente financiadas por dinheiro publico).
No Brasil, essa tendência se confirma, com valores bem variados de custos de produção de energia hidroelétrica nas diversas usinas brasileiras.
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 61 de xy
Custo Total do Empreendimento (US$/kW)
700-1300
Custo da Energia gerada (US$/MWh)
35-145
Fator de Capacidade (%) 40-70
Fonte: Plano decenal 2001-2010, Eletrobrás
Custos de Produção com PCH’s - Brasil
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 62 de xy
Custos de Produção da Energia dos Oceanos
Devido a pequena experiência com a energia dos oceanos, é difícil saber atualmente o quanto econômica seria a produção desse tipo de energia em um estagio maduro. Existe experiência com energia das marés, mas ainda não são suficientes para darem dados mais consistentes. Na tabela a seguir é dada uma visão geral e aproximada da custos com os diversos usos de energia dos oceanos.
Custos de Produção de Energia
Produção de EnergiaFábio Correa Leite 63 de xy
Estágio do uso de energia dos oceanos e seus custos.
Tecnologia MaturidadeFator de carga
(%)Custos
(US$/kWh)Marés (barragem) Virtualmente Abandonada 20 a 30 0,08 a 0,15Ondas (costa-OWC) Experimental 20 a 30 0,10 a 0,20
Ondas (próximo a costa)Comercial a partir de 2002 a
2005 25 a 35 0,08 a 0,15
Ondas (longe da costa)Comercial a partir de 2010 ou
mais 30 a 60 0,06 a 0,15
Marés (turbina)Comercial a partir de 2005 a
2010 25 a 35 0,08 a 0,15
OTECComercial a partir de 2005 a
2010 70 a 80 Incerto
Custos de Produção de Energia