As tecnologias associadas às energias renováveis
As tecnologias associadas às energias renováveis
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Energias Renováveis<br />
Tecnologias <strong>As</strong>sociadas às Energias Renováveis:<br />
Uma História de Sucesso Vinda da Alemanha<br />
A Alemanha como líder internacional<br />
Nos últimos anos, a Alemanha tem vivido um desenvolvimento<br />
repentino no que diz respeito à utilização de <strong>energias</strong><br />
contínuo dos produtos. Os padrões alemães para a produção<br />
e seleção de componentes de sistema apropriados definem<br />
padrões internacionais de qualidade.<br />
renováveis. Tendo se tornado líder internacional na área,<br />
possui o terceiro maior setor de energia eólica do mundo,<br />
com mais de 31.308 MW de capacidade instalada e o maior<br />
mercado de energia solar mundial, com mais de 32.389 MW<br />
de capacidade máxima instalada em 2012. Líder também em<br />
outros campos da tecnologia, a Alemanha teve no final de<br />
2012 quase 12% do consumo bruto total de energia do país<br />
fornecido por <strong>energias</strong> renováveis. Com uma quota prevista<br />
de 20%, a Alemanha está a um passo de superar o objetivo<br />
nacional estabelecido pela Diretiva 2009/28/CE da União<br />
Perspectivas para o futuro – a utilização<br />
das <strong>energias</strong> renováveis em nível internacional<br />
Expandir a utilização das <strong>energias</strong> renováveis é o primeiro<br />
passo para um futuro sustentável. A cooperação internacional<br />
é necessária para responder ao desafio e desenvolver<br />
novos mercados. <strong>As</strong> empresas e os consultores alemães,<br />
assim como as instituições de cooperação política e para o<br />
desenvolvimento, já compartilham sua experiência com muitos<br />
outros países.<br />
Europeia: atingir 18% de seu consumo bruto total de eletricidade<br />
proveniente de fontes renováveis até 2020.<br />
Legislação adequada à promoção<br />
das <strong>energias</strong> renováveis<br />
A Agência Alemã de Energia<br />
A Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), a Agência Alemã<br />
de Energia, é o órgão técnico especializado em eficiência<br />
energética, fontes de <strong>energias</strong> renováveis e sistemas energéticos<br />
inteligentes. A missão da Dena é gerar crescimento econômico<br />
e manter a prosperidade com um consumo de energia<br />
cada vez menor. Para a agência, a energia deve ser gerada<br />
e utilizada da forma mais eficaz, segura e econômica e com o<br />
menor impacto possível sobre meio ambiente, tanto nacional<br />
quanto internacionalmente. A Dena promove a eficiência<br />
energética e os mercados de <strong>energias</strong> renováveis em conjunto<br />
com investidores das áreas da política, dos negócios e da<br />
sociedade em geral.<br />
O governo alemão tornou possível o desenvolvimento do<br />
mercado de <strong>energias</strong> renováveis. A Lei de Fontes de Energias<br />
Renováveis, por exemplo, oferece aos produtores de energia<br />
elétrica renovável regimes de tarifas fixas para o fornecimento<br />
durante 20 anos, além de uma elevada segurança em<br />
seu planejamento. Ao mesmo tempo, uma gradual e contínua<br />
redução das tarifas de fornecimento para novos sistemas tem<br />
estimulado ainda mais a inovação e a redução dos preços.<br />
Graças ao extraordinário sucesso desta legislação, o número<br />
de países com regimes de estímulo à compra de energia<br />
proveniente de fontes renováveis semelhantes à legislação<br />
Alemã aumentou para mais de 60.<br />
juwi<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Fontes de energia renovável como uma parte do<br />
fornecimento de energia na Alemanha [%]<br />
22<br />
20<br />
20,0<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
12,2<br />
10,4<br />
10,9<br />
BioConstruct GmbH<br />
8<br />
6<br />
6,7<br />
5.6 5,6<br />
4<br />
4,1 4,2<br />
2,9<br />
2<br />
0<br />
Parte do consumo<br />
final total de energia<br />
Parte do consumo<br />
bruto de electricidade<br />
FEC Consumo de energia final<br />
PEC Consumo de energia primário, calculado de acordo<br />
com o método de conteúdo de energia física<br />
Parte do consumo<br />
final total de energia<br />
para aquecimento<br />
0,6<br />
Parte de consumo<br />
de combustível<br />
2001<br />
Parte do consumo<br />
de energia primário<br />
2007 2008<br />
2009 2010 2011<br />
Fonte: BMU, com base no AGEE-Stat e noutras fontes<br />
Bundesverband WindEnergie e.V.<br />
A indústria das <strong>energias</strong> renováveis<br />
INTER CONTROL H. Anger‘s Söhne Bohr- und Brunnenbauges. mbH<br />
na Alemanha: um parceiro de confiança<br />
A base do crescimento repentino das <strong>energias</strong> renováveis na<br />
Alemanha é a força da produção nacional. No final de julho<br />
de 2012, aproximadamente 382.000 pessoas trabalhavam no<br />
setor nas áreas de pesquisa, produção, planejamento e instalação<br />
de sistemas. <strong>As</strong> empresas alemãs começaram cedo<br />
a investir no desenvolvimento de <strong>tecnologias</strong> <strong>associadas</strong> às<br />
<strong>energias</strong> renováveis e introduziram no mercado produtos<br />
de alto desempenho. <strong>As</strong> elevadas expectativas dos consumidores<br />
alemães estimulam a otimização e o desenvolvimento<br />
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Energias Renováveis<br />
Tecnologias <strong>As</strong>sociadas às Energias Renováveis –<br />
a Energia do Futuro<br />
<strong>As</strong> <strong>tecnologias</strong> <strong>associadas</strong> às <strong>energias</strong> renováveis<br />
resultam em pouca ou nenhuma emissão de CO 2<br />
<strong>As</strong> <strong>tecnologias</strong> <strong>associadas</strong><br />
às <strong>energias</strong> renováveis são<br />
infinitas e podem ser<br />
encontradas em todos<br />
os lugares<br />
<strong>As</strong> <strong>tecnologias</strong> <strong>associadas</strong> às <strong>energias</strong><br />
renováveis são um dos mercados que crescem<br />
S.A.G. Solarstrom AG<br />
mais rapidamente em todo mundo<br />
Solar Promotion GmbH<br />
<strong>As</strong> <strong>tecnologias</strong> <strong>associadas</strong> às<br />
Os custos do fornecimento de energia<br />
<strong>energias</strong> renováveis<br />
▪▪<br />
Não causam dano ao meio-ambiente e têm um papel<br />
importante na atenuação dos efeitos das mudanças climáticas;<br />
▪▪<br />
Estão disponíveis com abundância em todo o mundo;<br />
▪▪<br />
Reduzem a dependência das importações de energia e<br />
geram valor local;<br />
▪▪<br />
Geram emprego nos setores de crescimento sustentável;<br />
▪▪<br />
São a base para o fornecimento de energia sustentável<br />
tanto para países industrializados quanto para aqueles em<br />
vias de desenvolvimento;<br />
▪▪<br />
Constituem um dos mercados que crescem mais rapidamente<br />
em todo o mundo;<br />
▪▪<br />
São de baixo risco: não representam riscos relativos a resíduos<br />
e despertam pouco interesse como alvos terroristas.<br />
Os preços atuais de mercado para as <strong>energias</strong> fóssil e nuclear<br />
representam apenas uma fração dos verdadeiros custos que<br />
estas representam para a sociedade. Se os custos externos<br />
de danos ambientais e conflitos políticos fossem calculados,<br />
as <strong>energias</strong> renováveis seriam competitivas ou, em muitos<br />
casos, muito mais baratas do que a energia convencional.<br />
Os danos ecológicos causados pela utilização de combustíveis<br />
fósseis, em especial as consequências negativas provocadas<br />
pelas alterações climáticas e poluição do ar, estão se tornando<br />
um fator econômico cada vez mais relevante, tendo<br />
um impacto cada vez maior nas decisões políticas e econômicas.<br />
Por exemplo, os custos das emissões de CO derivados do<br />
2<br />
comércio internacional de emissões estabelecido pelo Protocolo<br />
de Quioto já influenciam atualmente o fluxo de investimentos<br />
relativos à construção de novas centrais elétricas e<br />
<strong>As</strong> <strong>tecnologias</strong> <strong>associadas</strong> às <strong>energias</strong><br />
renováveis podem responder a qualquer tipo<br />
de demanda energética:<br />
Fornecimento de energia à rede<br />
<strong>As</strong> <strong>energias</strong> hidráulica, geotérmica e eólica, bem como a bioenergia<br />
e a energia solar, podem substituir gradualmente a<br />
energia convencional. Uma combinação adequada de fontes<br />
de eletricidade e de tecnologia inteligente de controle das<br />
redes pode assegurar a estabilidade da distribuição.<br />
Fornecimento de energia independente<br />
novos indicadores de desempenho para empresas com respeito<br />
aos riscos derivados das mudanças climáticas. Além<br />
disso, os poluentes produzidos pela queima de combustíveis<br />
fósseis são a principal causa do nevoeiro fotoquímico (smog)<br />
e da chuva ácida. De acordo com o estudo encomendado<br />
pela Comissão Europeia, os custos econômicos para a sociedade<br />
alemã devidos à utilização de petróleo e carvão para a<br />
produção de eletricidade estão entre 0,05–0,08 €/kWh e<br />
0,03–0,06 € /kWh, respectivamente. <strong>As</strong> <strong>energias</strong> renováveis<br />
oferecem a possibilidade de atender às necessidades energéticas<br />
mundiais de uma forma sustentável e não prejudicial<br />
para o ambiente.<br />
às zonas rurais<br />
Aproximadamente dois bilhões de pessoas em todo o mundo<br />
não têm acesso à rede elétrica pública. Unidades de energia<br />
Quadro Iceberg –<br />
Custos societários da energia fóssil<br />
independentes com base em <strong>energias</strong> renováveis podem fornecer<br />
eletricidade sempre que seja tecnicamente difícil ou<br />
economicamente inviável construir uma rede elétrica.<br />
Preço cobrado ao consumidor<br />
Fornecimento de aquecimento descentralizado<br />
A bioenergia, a energia geotérmica e a energia termal solar<br />
Custos societários<br />
oferecem a energia necessária para o aquecimento, a refrigeração<br />
e o suprimento de água quente para uso doméstico,<br />
assim como para os sistemas de aquecimento das indústrias.<br />
Biocombustíveis para os meios de transporte<br />
Reservatório natural de energia solar, a biomassa pode ser<br />
Poluição do ar<br />
Danos ambientais<br />
Custos provenientes de conflitos políticos<br />
Custos da garantia e segurança<br />
Custos de limpeza<br />
utilizada como combustível em qualquer tipo de motor, assegurando<br />
a mobilidade de uma forma sustentável.<br />
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Energias Renováveis<br />
Tecnologias <strong>As</strong>sociadas às Energias Renováveis –<br />
para a atenuação das alterações climáticas<br />
Alterações climáticas: o desafio do século XXI<br />
O aquecimento global causado pelas emissões de gases do<br />
efeito estufa produzidas pelo homem é uma das maiores<br />
ameaças para a civilização humana no século XXI. Tendo já<br />
começado a afetar as vidas das pessoas em todo o mundo,<br />
suas consequências continuarão a se intensificar.<br />
Os aspectos econômicos das<br />
alterações climáticas<br />
Em 2006, o governo britânico publicou um relatório abrangente<br />
sobre os aspectos econômicos das alterações climáticas.<br />
Este salienta claramente que as alterações climáticas<br />
terão um impacto muito importante sobre o crescimento<br />
Os fatos<br />
A tendência de aumento na temperatura média global em<br />
longo prazo tem crescido desde o final dos anos 70. Desde<br />
as primeiras medições de temperatura realizadas no século<br />
XIX, a década compreendida entre 2001 e 2010 foi a mais<br />
quente registrada até agora.<br />
e o desenvolvimento de todos os países. Usando os resultados<br />
dos modelos econômicos oficiais, o relatório estima que<br />
se não forem tomadas medidas drásticas agora, os custos e<br />
os riscos globais das alterações climáticas serão equivalentes<br />
à perda de, pelo menos, algo entre 5% e 20% do PIB global a<br />
cada ano. De acordo com o relatório, os custos para estabilizar<br />
o nosso clima são significativos, mas os benefícios de uma<br />
reação rápida terão maior impacto que os custos econômicos<br />
Anomalia na temperatura média global anual<br />
(tomando como referência o período 1961–1990)<br />
de 1850 a 2010<br />
Anomalía (°C) respecto del periodo 1961–1990<br />
0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
0<br />
- 0.2<br />
-0.4<br />
- 0.6<br />
- 0.8<br />
1850 1900 1950 2000 Year<br />
Fonte: Met Office Hadley Centre, UK<br />
Met Office Hadley Centre and Climatic Research Unit<br />
NOAA National Climatic Data Center<br />
NASA Goddard Institute for Space Studies<br />
de não se tomar qualquer tipo de ação. O relatório aponta a<br />
necessidade de que todos os países tomem medidas em relação<br />
às mudanças climáticas e que, para isso, não devem limitar<br />
as aspirações de crescimento dos países ricos ou pobres.<br />
Os meios para atenuar as mudanças climáticas levarão cada<br />
vez mais a oportunidades de negócio, especialmente nos<br />
mercados das <strong>tecnologias</strong> de energia hipocarbônica, assim<br />
como outros serviços e produtos de baixa emissão de carbono.<br />
Com volumes projetados de centenas de bilhões de dólares<br />
todos os anos, estes mercados gerarão também um número<br />
significativo de empregos sustentáveis no setor.<br />
O Protocolo de Quioto<br />
Com o Protocolo de Quioto – o instrumento mais valioso<br />
para as políticas climáticas internacionais nos dias de<br />
hoje – os países industrializados se comprometeram a reduzir<br />
as emissões entre os anos de 2008 e 2012. (o chamado<br />
O aumento na concentração dos gases do efeito estufa na<br />
atmosfera devido às atividades humanas foi, provavelmente,<br />
a causa do aquecimento registrado no século XX. A queima<br />
de combustíveis fósseis e o desflorestamento em grande escala<br />
liberam dióxido de carbono (CO ) na atmosfera. <strong>As</strong> indústrias<br />
agrícola e pecuária também contribuem com a libe-<br />
2<br />
ração de gases como o metano (CH ) e o óxido nitroso (gás<br />
4<br />
hilariante, N O). O dióxido de carbono, o metano e o óxido<br />
2<br />
nitroso permitem que a radiação solar atravesse a atmosfera<br />
praticamente sem impedimento, mas retém a radiação de<br />
onda longa emitida pela superfície da Terra. O acúmulo destes<br />
gases na atmosfera dá lugar ao efeito estufa e a resulta na<br />
“primeiro período de compromisso”). Atualmente, 193 signatários<br />
(192 países e uma organização de integração econômica<br />
regional, a União Europeia) ratificaram este Protocolo.<br />
Na conferência sobre as mudanças climáticas, realizada<br />
em Doha, as partes envolvidas deram um passo fundamental<br />
para o contra-ataque global às alterações climáticas. Os<br />
países adotaram com sucesso o novo período de compromisso<br />
com o Protocolo de Quioto, negociando uma agenda para<br />
a implantação de um acordo universal sobre as alterações climáticas<br />
até 2015. Além disso, foi ratificado o anexo sobre<br />
novas instituições e o acordo de como integrar em grande<br />
escala o ambiente financeiro e o tecnológico em países em<br />
desenvolvimento.<br />
tendência de aumento das temperaturas na troposfera. De<br />
acordo com o 4º Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental<br />
sobre Mudanças Climáticas (IPCC) de 2007, a<br />
concentração atmosférica de dióxido de carbono em 2005 foi<br />
muito superior à escala natural dos últimos 650.000 anos,<br />
principalmente devido à utilização de combustíveis fósseis.<br />
Este fato pode ser comprovado se olharmos para os aumentos<br />
nas temperaturas médias do ar e dos oceanos, as alterações<br />
generalizadas nas quantidades de precipitação, na salinidade<br />
dos oceanos, nos padrões do vento e ao se observar<br />
manifestações climáticas extremas, como enchentes, precipitação<br />
elevada, ondas de calor e a intensidade dos ciclones<br />
tropicais.<br />
Uso das <strong>tecnologias</strong> em energia renováve<br />
como parte integrante da estratégia de redução<br />
das emissões<br />
Com o uso das <strong>energias</strong> renováveis, dispomos de fontes de<br />
energia que não produzem poluentes e que estão sendo constantemente<br />
renovadas de maneira natural pelo meio ambiente,<br />
estando disponíveis por um período de tempo indefinido<br />
durante toda a duração da vida humana. <strong>As</strong> <strong>tecnologias</strong><br />
<strong>associadas</strong> às <strong>energias</strong> renováveis podem reduzir as grandes<br />
emissões de CO do setor elétrico e substituir os combustíveis<br />
2<br />
minerais usados no transporte por aquecimento e refrigeração<br />
ecológicos. Em 2010, as reduções de emissões na Alemanha<br />
graças à substituição do uso dos combustíveis fósseis<br />
por <strong>tecnologias</strong> em <strong>energias</strong> renováveis foram o equivalente a<br />
aproximadamente 118 milhões de toneladas de CO (gases de<br />
2<br />
efeito estufa: CO , CH e N O).<br />
2 4 2<br />
BSW Solar/Langrock<br />
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Energias Renováveis<br />
Tecnologias <strong>As</strong>sociadas às Energias Renováveis –<br />
para a garantia energética<br />
O desafio: aumento da procura vs.<br />
redução dos recursos<br />
A demanda mundial pelos combustíveis fósseis está aumentando<br />
de uma forma estrondosa, especialmente devido às<br />
elevadas taxas de crescimento econômico registrada em<br />
algumas partes da Ásia. Ao mesmo tempo, as reservas estão<br />
diminuindo e os recursos restantes estão limitados a poucas<br />
regiões, que muitas vezes se caracterizam por serem politicamente<br />
instáveis. Esta situação provoca conflitos políticos<br />
e um número crescente de confrontos militares, causando,<br />
também, grande risco econômico para todas as sociedades e<br />
seu desenvolvimento, já que são altamente dependentes destes<br />
recursos cada vez mais caros.<br />
Dependência crescente das importações<br />
Como as reservas disponíveis estão concentradas em alguns<br />
países, todas as outras economias se veem obrigadas a<br />
importar combustíveis não renováveis. Por exemplo, a taxa<br />
de dependência energética da Alemanha era de 61% em<br />
2008, enquanto a dependência energética da União Europeia<br />
era de 54%. <strong>As</strong> importações líquidas necessárias não somente<br />
significam elevadas transferências de capital por parte destes<br />
países, como também insegurança no nível do fornecimento<br />
de energia e dependências políticas e geoestratégicas. Os<br />
fornecedores mais importantes de petróleo cru e gás natural<br />
foram a Rússia (com 33% das importações de petróleo e 40%<br />
das importações de gás) e a Noruega (com 16% e 23% respectivamente).<br />
Escassez dos recursos fósseis e nucleares<br />
Apesar de este ser um tema recorrente no debate científico e<br />
de ser difícil prever quando exatamente as reservas mundiais<br />
de petróleo chegarão ao fim, não existem dúvidas de que isto<br />
vai acontecer num futuro próximo. Seguindo os princípios<br />
econômicos básicos, em conjunto com o aumento da procura,<br />
especialmente das economias emergentes como a China,<br />
Índia e Brasil, esta situação conduzirá a um aumento significativo<br />
do preço do petróleo. O preço de 200 dólares por barril<br />
já não é visto como uma possibilidade assim tão remota.<br />
A especulação financeira, os conflitos militares como os<br />
do Oriente Médio e os desastres naturais – como os relacionados<br />
com as mudanças climáticas – irão aumentar ainda<br />
mais a volatilidade do preço do petróleo. Embora a maioria<br />
dos conflitos afete de maneira mais evidente e séria a produção<br />
do petróleo, os problemas que surgirão na sequência<br />
da maior escassez destes recursos também se aplicam ao gás<br />
natural, ao urânio e ao carvão, e acarretarão desafios semelhantes.<br />
Reservas de petróleo convencional<br />
Países com reservas de petróleo de > 1 Gt (2009)<br />
Conventional oil reserves.<br />
Countries with > 1 Gt oil reserves (2009)<br />
Consumo de energia dos países membros da UE,<br />
suas importações líquidas e taxa de dependência<br />
em 2008<br />
País Membro da UE<br />
Dependência<br />
de Energia<br />
UE27 54,00<br />
Chipre 97,30<br />
Dinamarca - 18,80<br />
Estônia 21,20<br />
Finlândia 54,40<br />
França 51,30<br />
Alemanha 61,60<br />
Malta 100,00<br />
Espanha 79,40<br />
Reino Unido 26,60<br />
Consumo energético bruto em milhões de toneladas equivalentes de petróleo (Mtoe), definido pela produção primária somada<br />
às importações e descontadas as exportações. <strong>As</strong> importações líquidas são definidas pela importação total menos as exportações.<br />
Importações divididas pelo consumo bruto.<br />
Fonte: Europe’s Energy Portal<br />
Tecnologias <strong>associadas</strong> às <strong>energias</strong> renováveis –<br />
geração valor local a partir de recursos abundantes<br />
e amplamente disponíveis<br />
A energia proveniente do vento, do sol, da terra e da biomassa<br />
encontra-se disponível em todo o globo e pode representar<br />
> 1–10 Gt<br />
> 10–20 Gt<br />
> 20 Gt<br />
Área Estratégica<br />
com cerca de 74% das tradicionais reservas mundiais de petróleo<br />
e cerca de 70% das reservas de gás natural<br />
Fonte: Instituto Federal para as Geociências e os Recursos Naturais<br />
Concentração regional das reservas disponíveis<br />
Além de os combustíveis fósseis estarem ficando cada vez<br />
mais escassos, as reservas que ainda restam estão limitadas a<br />
algumas regiões, muitas das quais enfrentam sérios problemas<br />
políticos e de segurança. Por exemplo, 71% das reservas<br />
de petróleo e 70% das reservas de gás do mundo estão localizadas<br />
no Oriente Médio e na região do Mar Cáspio, áreas<br />
denominadas “elipse dos recursos”.<br />
uma contribuição fundamental para a segurança energética<br />
e a prevenção de conflitos devido à diminuição dos combustíveis<br />
fósseis e nucleares. Além disso, para os 1,6 bilhão de<br />
pessoas sem acesso a um fornecimento de energia moderno<br />
e para a crescente demanda energética das economias emergentes,<br />
as <strong>tecnologias</strong> <strong>associadas</strong> às <strong>energias</strong> renováveis oferecem<br />
a possibilidade de um suprimento de energia descentralizado<br />
e sustentável, gerando valor local, dispensando<br />
redes elétricas caras e eliminando a dependência das importações.<br />
É neste que a utilização destes sistemas independentes<br />
e descentralizados para o fornecimento de eletricidade faz<br />
especialmente sentido. Para assegurar o suprimento de energia<br />
economicamente acessível e contínuo, os sistemas independentes<br />
híbridos podem utilizar várias fontes de energia<br />
de forma combinada. Por exemplo, fontes de energia tais<br />
como a energia eólica, fotovoltaica, hidráulica e motores de<br />
combustão podem trabalhar em conjunto com grande sucesso.<br />
juwi juwi FLABEG Holding GmbH EnviTec Biogas AG<br />
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Wind Energia Power eólica<br />
A Energia Eólica Ganha Força<br />
A energia eólica no caminho do desenvolvimento<br />
Vestas Central Europe<br />
Em muitas partes do mundo, moinhos de vento tradicionais<br />
eram utilizados para moer grãos ou bombear água, fazendo<br />
parte da paisagem histórica por séculos. <strong>As</strong> turbinas eólicas<br />
modernas são centrais elétricas que podem ser utilizadas<br />
para gerar eletricidade a preços competitivos. Graças à sua<br />
rentabilidade, tecnologia altamente desenvolvida e às suas<br />
vantagens ecológicas, a energia eólica é a que avança mais<br />
rapidamente, rumando à posição de fonte de eletricidade<br />
renovável de maior expressão em todo o mundo. De acordo<br />
com os dados do Conselho Global de Energia Eólica (GWEC),<br />
282.000 MW de capacidade eólica já haviam sido instalados<br />
em todo o mundo em 2012, dos quais 44.331 MW naquele<br />
mesmo ano. Isto corresponde a um crescimento anual de<br />
19%.<br />
convertendo-a em energia mecânica e, posteriormente, em<br />
eletricidade através de um gerador. Os engenheiros se basearam<br />
na experiência da construção de aviões para aproveitar<br />
força do vento no projeto das turbinas eólicas modernas.<br />
Atualmente, um rotor horizontal com três pás é o mais<br />
<strong>As</strong> vantagens da utilização da energia eólica:<br />
▪▪<br />
A energia eólica oferece eletricidade limpa e ambientalmente<br />
correta a preços competitivos;<br />
▪▪<br />
O mercado das turbinas eólicas gera empregos e beneficia<br />
economicamente as regiões mais pobres. A geração de<br />
emprego se manifesta nos setores de fabricação de turbinas<br />
e nos serviços de planejamento e de manutenção;<br />
entre outros. <strong>As</strong> receitas para as comunidades locais derivam<br />
da arrecadação de impostos e da geração de renda a<br />
partir da utilização do solo;<br />
▪▪<br />
<strong>As</strong> turbinas eólicas abrangem uma grande parte das aplicações,<br />
desde poucos kW até vários MW. Turbinas de<br />
10 kW não ligadas à rede fornecem energia a granjas e<br />
pequenos povoados, enquanto grandes parques eólicos<br />
marinhos com várias centenas de MW de capacidade instalada<br />
conseguem fornecer energia às redes de distribuição<br />
das regiões industriais.<br />
▪▪<br />
<strong>As</strong> turbinas eólicas são a base ideal para combinações com<br />
comum, tendo provado ser o mais mecanicamente confiável,<br />
visualmente atraente e silencioso. Foi projetado para proporcionar<br />
um excelente desempenho do gerador com velocidades<br />
de vento entre 12 a 16 m/s, apesar de funcionar bastante<br />
bem com velocidades inferiores. Se o vento estiver muito<br />
forte, o desempenho é reduzido para assegurar que o fornecimento<br />
à rede elétrica se mantenha em um nível constante<br />
de energia. Modernas <strong>tecnologias</strong> de controle são utilizadas<br />
quando as turbinas eólicas estão ligadas à rede para assegurar<br />
uma transição gradual e ‘suave’, evitando oscilações na<br />
rede. <strong>As</strong> previsões da produção de energia eólica são extremamente<br />
confiáveis, com projeções corretas em 90% dos<br />
casos. <strong>As</strong>sim, os fornecedores de rede elétrica podem integrar<br />
facilmente a energia eólica no planejamento necessário<br />
para a utilização de centrais elétricas. Uma turbina eólica<br />
moderna conectada à rede é composta pelos seguintes elementos:<br />
pás do rotor, cubo do rotor, nacele (com um gerador<br />
e possivelmente uma caixa de engrenagens), torre, fundação<br />
de concreto e conexão à rede de distribuição elétrica.<br />
outras fontes de <strong>energias</strong> renováveis, seja na rede de distribuição<br />
pública ou em uma rede destinada a uma pequena<br />
comunidade.<br />
Desempenho de uma turbina eólica<br />
Energia eólica instalada na Alemanha<br />
no fim de 2012<br />
<strong>As</strong> turbinas eólicas modernas giram lentamente, produzindo<br />
energia eficaz e silenciosamente. Dependendo da sua<br />
localização, uma única turbina de 1,5 MW produz de 2,5 a<br />
Alemanha<br />
Espanha<br />
Reino Unido<br />
Itália<br />
França<br />
Portugal<br />
Dinamarca<br />
Suécia<br />
Países Baixos<br />
Irlanda<br />
Grécia<br />
Polônia<br />
Áustria<br />
Bélgica<br />
Romênia<br />
Bulgária<br />
Hungria<br />
República Checa<br />
Finlândia<br />
Lituânia<br />
Estônia<br />
Chipre<br />
Luxemburgo<br />
Letônia<br />
Eslováquia<br />
Eslovênia<br />
Malta<br />
Mercado Europeu da Energia Eólica em 2012 (em MW)<br />
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000<br />
5 milhões de kWh de eletricidade por ano, fornecendo assim<br />
energia suficiente para 1,000 a 2,000 famílias de quatro pessoas<br />
na Alemanha, ou duas ou três locomotivas elétricas. O<br />
desempenho de uma turbina eólica aumenta tendo conforme<br />
a área varrida pelas pás do rotor e a potência gerada pelas<br />
três pás depende da velocidade do vento, de maneira que um<br />
aumento de 10% na velocidade do vento aumenta o desempenho<br />
em um terço. A velocidade média do vento no local é<br />
um parâmetro essencial para a geração de energia a partir de<br />
de uma turbina eólica. Embora, como regra geral, torres mais<br />
altas estejam expostas a velocidades de vento mais elevadas<br />
e as pás gerem tanto mais energia quanto maior a sua dimensão,<br />
alguns fabricantes desenvolveram recentemente turbinas<br />
mais apropriadas para instalações localizadas nas zonas<br />
de interior com velocidade de vento média.<br />
Fonte: EWEA, relatório anual de 2012<br />
Desenvolvimento da tecnologia<br />
Energia eólica produzida na Alemanha<br />
de turbinas eólicas desde 1985<br />
A capacidade eólica total instalada na União Europeia (em<br />
seus 27 países) em 2012 chegou a 11.859 MW, enquanto apenas<br />
na Alemanha foram adicionados 2.415 MW de capacidade<br />
eólica. Os 31.308 MW das turbinas eólicas instaladas<br />
no final de 2012 conferem à indústria alemã uma posição de<br />
destaque. A Alemanha está utilizando a sua posição pioneira<br />
e larga experiência para fornecer ideias modernas para novas<br />
Diâmetro do rotor<br />
aplicações e soluções que já demonstraram sua qualidade em<br />
todo o mundo.<br />
Altura do cubo<br />
Principio de funcionamento<br />
<strong>As</strong> turbinas eólicas são centrais elétricas modernas de alta<br />
tecnologia com um princípio de funcionamento muito simples.<br />
<strong>As</strong> pás do rotor capturam a energia cinética do vento,<br />
1985 1990 1995 2000 2005 2008 2011<br />
Potência nominal (kW) 80 250 600 1.500 3.000 6.000 7.500<br />
Diâmetro do rotor (m) 20 30 46 70 90 126 127<br />
Altura do cubo (m) 40 50 78 100 105 135 135<br />
Geração de energia anual (kWh) 95 400 1.250. 3.500 6.900 20.000 app. 23.000<br />
Fonte: <strong>As</strong>sociação da Energia Eólica Alemã (BWE)<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.juwi.com
Wind Energia Power eólica<br />
Energia Eólica Onshore<br />
Hoje em dia, as turbinas eólicas estão situadas principalmente<br />
nas zonas costeiras ou perto delas. A energia eólica,<br />
entretanto, está também presente em zonas mais interiores.<br />
Para garantir alto desempenho tanto no interior quanto na<br />
costa, foram desenvolvidas turbinas com torres altas e grandes<br />
áreas de varrimento. Lugares nas montanhas e nos planaltos<br />
são especialmente indicados para o aproveitamento de<br />
energia eólica. Foi desenvolvida uma vasta gama de turbinas<br />
para todos os tipos de aplicações. A indústria eólica alemã<br />
tem mais de 20 anos de experiência no setor da energia eólica<br />
moderna.<br />
Turbinas ligadas à rede elétrica<br />
<strong>As</strong> turbinas eólicas são montadas em grupos – os chamados<br />
parques eólicos – e também em unidades independentes.<br />
<strong>As</strong> unidades independentes normalmente fornecem energia<br />
diretamente à rede existente. Quando os parques eólicos são<br />
montados, os custos de conexão à rede são normalmente elevados<br />
(cabos de condução a rede elétrica para a passagem de<br />
energia, unidades de controle e estações de transformação).<br />
Atualmente, os parques eólicos representam a maioria das<br />
novas instalações na Europa.<br />
Repowering (Substituição de turbinas eólicas)<br />
<strong>As</strong> pequenas turbinas estão cada vez mais sendo substituídas<br />
por outras maiores e mais modernas. Na Alemanha, existe<br />
um grande potencial para o repowering – o número de turbinas<br />
que existe atualmente pode ser reduzido em médio e<br />
longo prazo, enquanto o desempenho pode ser aumentado<br />
substancialmente. Ao mesmo tempo, o repowering cria um<br />
mercado para as turbinas usadas, que podem ser úteis, por<br />
exemplo, em soluções como sistemas independentes.<br />
Sistemas independentes<br />
Os sistemas independentes são montados em áreas onde a<br />
rede pública está demasiado afastada ou onde as conexões à<br />
rede podem ser demasiado caras. Nestes lugares, o objetivo<br />
não é instalar a maior turbina eólica possível, mas sim uma<br />
que se adapte às condições e necessidades do local. Uma turbina<br />
com capacidade entre 100 a 330 kW, por exemplo, pode<br />
ser a melhor opção para um povoado com uma pequena rede<br />
de distribuição elétrica.<br />
Integração na rede elétrica<br />
A expansão do mercado de energia eólica apresenta novos<br />
desafios à rede de energia elétrica. A rede de transmissão<br />
de eletricidade tem de ser ampliada para poder transmitir<br />
a energia eólica, normalmente concentrada em zonas com<br />
níveis elevados de vento, aos centros onde são consumidas as<br />
maiores quantidades de eletricidade. Como a quantidade de<br />
energia eólica fornecida à rede oscila consideravelmente de<br />
acordo com as condições meteorológicas, as centrais elétricas<br />
convencionais devem ser capazes de reagir a flutuações<br />
no fornecimento elétrico ao mesmo tempo que, do ponto de<br />
vista da demanda, deva existir maior flexibilidade no sentido<br />
de controlar a sobrecarga.<br />
juwi<br />
juwi<br />
Bundesverband WindEnergie e.V.<br />
Estação de transformação<br />
Vestas Central Europe<br />
Vestas Central Europe<br />
juwi<br />
juwi<br />
juwi<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.juwi.com
Wind Energia Power eólica<br />
Energia Eólica Offshore<br />
Com ventos mais fortes e constantes, as turbinas eólicas no<br />
mar têm rendimento entre 40% e 60% superior àquelas instaladas<br />
em terra. <strong>As</strong> turbinas eólicas offshore têm um potencial<br />
enorme. Em longo prazo, os parques eólicos marítimos<br />
na Alemanha serão capazes de atender 15% da demanda por<br />
eletricidade do país até 25.000 MW de capacidade, de acordo<br />
com os planos do governo alemão. Atualmente, quase todos<br />
os fabricantes de turbinas estão desenvolvendo e produzindo<br />
uma nova geração de turbinas eólicas offshore, maiores<br />
e mais rentáveis, com capacidades de até 6 MW por turbina<br />
ou mais – embora a maioria das turbinas instalada atualmente<br />
tenha capacidade entre 2,3 a 3,7 MW. Os parques eólicos<br />
offshore têm sido planejados e construídos em águas com<br />
profundidades de 30 metros ou mais, o que tornam necessários<br />
novos projetos para as fundações de concreto. Além de<br />
precisarem estar conectados à rede, necessitando cabos submarinos,<br />
os parques eólicos offshore precisam se estender ao<br />
longo da costa para permitir o fluxo da eletricidade gerada.<br />
Estes parques estão criando novos incentivos para a indústria<br />
e para o mercado de trabalho, especialmente para as<br />
empresas de prestadoras de serviços e de serviços públicos<br />
que tenham boa atuação no mar. Zonas costeiras economicamente<br />
debilitadas, onde a indústria pesqueira e de construção<br />
naval estão sofrendo, serão as que mais se beneficiarão<br />
com este desenvolvimento. No final de 2011, os parques eólicos<br />
instalados no mar podiam ser encontrados em doze países,<br />
nove deles na Europa e algumas instalações de menor<br />
dimensão na China e no Japão.<br />
A capacidade total instalada em alto mar chegou aos<br />
4.000 MW, ou 1,8% da capacidade eólica total em todo o<br />
mundo. Turbinas eólicas com capacidade de 700 MW foram<br />
adicionadas em 2011 em novos parques eólicos offshore na<br />
Dinamarca, Reino Unido, Alemanha, Suécia e China. Em<br />
Maio de 2011, começou a funcionar o primeiro parque eólico<br />
offshore localizado na costa alemã do Mar Báltico, com uma<br />
capacidade total de 48 MW (Baltic 1). Ademais, vários projetos<br />
encontram-se agora em fase de planeamento.<br />
Perspectivas<br />
Após a queda do mercado eólico internacional, espera- se<br />
uma redução dos custos e uma otimização tecnológica no<br />
tempo de desenvolvimento da energia eólica. O Conselho<br />
Global de Energia Eólica (GWEC) estima que em 2030 a<br />
energia eólica seja a fonte de energia ambientalmente correta,<br />
atendendo de 15 a 17,5% da demanda global por eletricidade,<br />
dependendo de como esta se desenvolver. Os parques<br />
eólicos, tanto onshore quanto offshore, terão um papel cada<br />
vez mais importante nos esforços internacionais para conter<br />
os efeitos das mudanças climáticas. Com o desenvolvimento<br />
deste mercado, as medidas para otimizar a rede existente<br />
deverão ser prioritárias, principalmente no que diz respeito à<br />
sua ampliação. Nos próximos anos, a expansão internacional<br />
da energia eólica dependerá da regulação das politicas energéticas<br />
e do planejamento urbano – mencionando-se apenas<br />
duas áreas. Os requisitos essenciais incluem a designação<br />
de áreas adequadas para os parques eólicos nas zonas costeiras<br />
e no mar, a eliminação das restrições à altura das torres,<br />
a ampliação da infraestrutura de rede, o financiamento<br />
das <strong>tecnologias</strong> de armazenamento e a criação de incentivos<br />
para a mudança de matriz energética como alternativa para<br />
um desempenho mais eficiente. Na Alemanha, estão sendo<br />
tomadas medidas para ampliar a rede elétrica e melhorar<br />
seu aproveitamento, por exemplo, através do monitoramento<br />
da temperatura. Estas melhorias irão transformar as redes<br />
de energia existentes em redes inteligentes. A utilização de<br />
novas <strong>tecnologias</strong> de armazenamento, tais como o armazenamento<br />
por ar comprimido, possibilidades de armazenamento<br />
de veículos elétricos, transformação do excesso de energia<br />
eólica em gás solar, melhor gestão da potência nos setores<br />
privado e industrial, assim como a ligação entre a geração de<br />
energia descentralizada às chamadas centrais elétricas virtuais<br />
– tudo isto oferece um potencial significativo para a<br />
perfeita integração da energia eólica.<br />
Vestas Central Europe<br />
BARD-Gruppe<br />
REpower Systems AG / Jan Oelker<br />
Stiftung Offshore Windenergie/DOTI, 2009<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.juwi.com
Photovoltaics<br />
Energia FotovoltaicA<br />
Energia Solar<br />
Utilização direta da energia solar<br />
O sol fornece mais energia à Terra em uma hora do que aquela<br />
que é utilizada em todo o mundo em um ano. A utilização<br />
direta da energia solar pode ser dividida em dois tipos: energia<br />
térmica (geração de calor ou eletricidade) e fotovoltaica<br />
(geração de eletricidade). Esta apresentação descreve a conversão<br />
direta da luz solar em energia elétrica. Graças aos seus<br />
vários anos de experiência, os fabricantes alemães fornecem<br />
sistemas e produtos fotovoltaicos de qualidade superior que<br />
têm grande procura em todo o mundo.<br />
baterias. Conforme o armazenamento da energia ganha mais<br />
importância, os sistemas com acumuladores ampliam sua<br />
participação no mercado. Os sistemas fotovoltaicos podem<br />
ser concebidos como sistemas independentes ou como sistemas<br />
conectados à rede. Nos sistemas independentes, a geração<br />
de energia atende necessidades energéticas específicas,<br />
ou seja, se for necessário, é possível armazenar a energia em<br />
acumuladores ou complementá-la com uma fonte de energia<br />
adicional (sistema híbrido). Nos sistemas conectados, a rede<br />
elétrica pública funciona na prática como meio de armazenamento<br />
de energia.<br />
Eletrodo<br />
negativo<br />
Camada<br />
de bloqueio<br />
Silício não<br />
purificado tipo n<br />
painel solar módulo solar gerador solar<br />
Vantagens da geração fotovoltaica de energia:<br />
Silício não<br />
purificado tipo p<br />
Eletrodo<br />
positivo<br />
Ausência de ruído e emissões.<br />
▪▪<br />
Sistemas perfeitamente integrados ao ambiente urbano,<br />
principalmente telhados. Discretos, podem ser instalados<br />
em superfícies que antes não eram utilizadas, constituindo<br />
Painéis solares e módulos solares<br />
um bom uso do espaço urbano para a produção de eletricidade.<br />
▪▪<br />
Grande abrangência de aplicações, desde as mais simples<br />
– como máquinas calculadoras de bolso – até a produção<br />
de energia em residências e grandes centrais com<br />
um desempenho de vários megawatts.<br />
▪▪<br />
Ausência de peças móveis, conferindo longa vida útil aos<br />
sistemas.<br />
▪▪<br />
Alta sustentabilidade ambiental: a utilização e eliminação<br />
de silício não representam qualquer perigo para o meio<br />
ambiente.<br />
Os painéis solares convertem a luz do sol em eletricidade<br />
através do efeito fotovoltaico (fóton = luz). Embora as células<br />
de silício mono e policristalinas sejam as mais conhecidas<br />
atualmente, a presença de outras <strong>tecnologias</strong> no mercado<br />
tem aumentado a cada ano. O módulo solar é formado por<br />
um conjunto de painéis fotovoltaicos ligados eletricamente<br />
entre si e dispostos entre duas lâminas de vidro. Ao selecionar<br />
os módulos fotovoltaicos, é importante levar em conta<br />
não apenas o custo do módulo (preço por quilowatt), como<br />
também os custos do sistema por quilowatt-hora produzido<br />
(custo de produção). Apesar da variação dos preços dos<br />
sistemas fotovoltaicos nos diferentes países devida aos custos<br />
locais e de disponibilidade, locais diretamente expostos a<br />
altos níveis de radiação solar fazem com que os investimentos<br />
sejam mais lucrativos.<br />
A indústria fotovoltaica alemã –<br />
um parceiro de confiança<br />
Só na Alemanha, cerca de 7.600 MW de capacidade em painéis<br />
solares foram instalados em 2012, aumentando assim<br />
a potência instalada total para 32.389 MW p<br />
. Testados para<br />
Sistemas fotovoltaicos<br />
Dependendo do tipo de aplicação, os módulos são configurados<br />
e ligados a sistemas completos com inversores, reguladores<br />
de carga, cabos, baterias e outros componentes.<br />
Atualmente, apenas sistemas autossuficientes contam com<br />
garantir perfeita compatibilidade, os produtos alemães apresentam<br />
um nível elevado de integração ao sistema e são flexíveis<br />
para permitir sua adaptação a características específicas.<br />
Os inversores mais eficientes do mundo são fabricados<br />
na Alemanha.<br />
SOLARWATT AG<br />
Fronius Deutschland GmbH<br />
BSW-Solar<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Energiebau<br />
SMA Solar Technology AG<br />
Bosch Solar Energy AG<br />
SMA Solar Technology AG<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.intersolar.com www.juwi.com www.smart-energy.ag www.solarlog.com
Photovoltaics<br />
Energia FotovoltaicA<br />
Sistemas fotovoltaicos ligados à rede<br />
Princípios da instalação de sistemas foto-<br />
voltaicos conectados à rede elétrica<br />
▪▪<br />
Geração de energia – os painéis solares geram energia elétrica<br />
(corrente contínua) a partir da luz solar que incide<br />
diretamente sobre eles. Conversão da energia – a corrente<br />
contínua é convertida em corrente alternada como a<br />
Este é um fator que também melhora a eficácia do sistema<br />
e diminui o impacto ambiental. Os sistemas de energia<br />
solar conectados à rede são também flexíveis em seu tamanho,<br />
podendo ser implementados em qualquer dimensão,<br />
de 100 watts até vários megawatts. Por exemplo, em um<br />
sistema projetado para suprir todo o consumo anual de<br />
uma família média de quatro pessoas na Alemanha, cada<br />
casa necessitaria de um sistema fotovoltaico com capacidade<br />
de cerca de 4 ou 5 kW. Dependendo do tipo de tecnologia<br />
fotovoltaica utilizada, isto corresponde a uma área de<br />
cerca de 30 ou 40 m 2 . Uma casa em que se utilizem eletrodomésticos<br />
de baixo consumo de energia, entretanto, uma<br />
capacidade de 2 ou 3 kW será suficiente, o que necessitará<br />
aproximadamente 20 m 2 da área do telhado para instalação<br />
do sistema.<br />
que é utilizada na rede elétrica. Esta conversão é realizada<br />
pelo inversor de carga elétrica, que também regula o modo<br />
correto de funcionamento de acordo com as condições de<br />
radiação e inclui dispositivos de monitoramento e de proteção.<br />
▪▪<br />
Utilização da energia – dependendo do tipo de ligação,<br />
a eletricidade gerada é totalmente fornecida para as<br />
redes públicas ou imediatamente utilizada no suprimento<br />
doméstico para posterior fornecimento do excedente<br />
para a concessionária de energia elétrica. Comparando<br />
com a instalação de um sistema desconectado, os custos<br />
dos sistemas integrados à rede são mais baixos já que<br />
Opções de design<br />
Os sistemas fotovoltaicos oferecem várias opções de design:<br />
colocação no telhado, integração na construção do telhado e<br />
da fachada dos edifícios, cobertura total do telhado, painéis<br />
solares semitransparentes, sistemas combinados de proteção<br />
solar e geração de energia fotovoltaica, sistemas com colocação<br />
independente, utilização de barreiras de proteção sonora<br />
e telhados das estações ferroviárias. <strong>As</strong> empresas alemãs<br />
fornecem sistemas robustos, fiáveis e testados para grande<br />
variedade de aplicações, e que também se destacam do ponto<br />
de vista estético.<br />
geralmente o armazenamento de energia não é necessário.<br />
Confiabilidade do fornecimento<br />
com sistemas fotovoltaicos<br />
No caso de falha de energia, os sistemas fotovoltaicos conectados<br />
à rede devem de ser normalmente desconectados para<br />
prevenir o funcionamento independente descontrolado. Contudo,<br />
um sistema conectado à rede também pode ser modificado<br />
para que, se acontecer um corte de energia (durante<br />
tempestades ou em áreas com uma rede elétrica instável), o<br />
sistema funcione para o suprimento emergencial de energia.<br />
Bosch Solar Energy AG<br />
COLEXON Energy AG<br />
S.A.G. Solarstrom AG<br />
Painéis solares fotovoltaicos conectados à rede de grande escala<br />
Painéis montados em telhado plano<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Fronius Deutschland GmbH<br />
SUNSET Energietechnik GmbH<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Solon AG, W. Murr<br />
Instalação de painéis fotovoltaicos Inversor fotovoltaico Inversores e interruptores CC<br />
Painéis fotovoltaicos como<br />
revestimento externo<br />
Cobertura de painéis fotovoltaicos<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.intersolar.com www.juwi.com www.smart-energy.ag www.solarlog.com
Photovoltaics<br />
Energia FotovoltaicA<br />
Tendências futuras<br />
Bosch Solar Energy AG<br />
Bosch Solar Energy AG<br />
Bosch Solar Energy AG<br />
Bosch Solar Energy AG<br />
Outras <strong>tecnologias</strong><br />
No futuro, a energia fotovoltaica será utilizada cada vez mais<br />
em vários aspectos de nossas vidas e a tendência para a utilização<br />
de módulos solares como um elemento arquitetônico<br />
irá continuar, como os painéis semitransparentes para fachadas<br />
de vidro. Desta maneira, o design, a produção de energia<br />
não contaminante e a proteção solar competente andarão<br />
lado a lado. Os painéis solares flexíveis, tanto os cristalinos<br />
como os de película fina, abrem novos horizontes e se adequam<br />
a uma grande variedade de aplicações. Hoje em dia, os<br />
módulos flexíveis de película fina, leves e sem vidro já estão<br />
disponíveis e podem, por exemplo, ser integrados aos telhados<br />
das casas ou aplicados nos tetos de veículos ou barcos.<br />
Atualmente, a maioria dos painéis solares utilizados no<br />
mundo é feita de silício cristalino. No futuro, painéis solares<br />
de película fina tendem a ganhar mais espaço graças, dentre<br />
Ademais, estão sendo pesquisadas aplicações mais abrangentes,<br />
tais como a integração de painéis solares em roupas ou<br />
toldos.<br />
outras vantagens operacionais, à matéria-prima mais barata,<br />
Integração à rede elétrica<br />
A expansão contínua dos sistemas fotovoltaicos – especialmente<br />
em zonas rurais onde há grande alimentação e energia<br />
fotovoltaica à rede e baixa utilização local – exigirá uma<br />
ampliação das redes de distribuição de energia local. A<br />
indústria fotovoltaica alemã está desenvolvendo inversores<br />
modernos que podem aumentar consideravelmente a capacidade<br />
de carga da rede de distribuição, reduzindo, assim, seu<br />
custo de ampliação.<br />
a uma superfície mais homogênea. Hoje, entretanto, os painéis<br />
solares de película fina ainda funcionam com um fator<br />
de eficiência mais baixo, por isso exigem uma área de instalação<br />
maior para atingirem a mesma capacidade de desempenho<br />
dos módulos de silício cristalino. Além disso, já começam<br />
a ser disponibilizados no mercado os concentradores<br />
solares fotovoltaicos (CPV), que utilizam lentes para direcionar<br />
os raios do sol sobre os painéis solares, cuja função principal<br />
é utilizar uma quantidade menor de material fotovoltaico<br />
semicondutor de valor elevado para absorver uma maior<br />
quantidade de luz solar. A eficácia varia entre 20% e 30%.<br />
A energia fotovoltaica orgânica (OPV) continua sendo pesquisada<br />
e imita os processos fotossintéticos que existem na<br />
natureza.<br />
Possíveis aplicações<br />
Responsabilidade do fabricante<br />
e reciclagem dos produtos<br />
Os módulos fotovoltaicos contêm materiais que podem ser<br />
recuperados e reutilizados tanto em novos módulos fotovoltaicos<br />
como em outros novos produtos, como o vidro, o alumínio<br />
e uma grande variedade de materiais semicondutores.<br />
O primeiro grande grupo de sistemas fotovoltaicos existentes<br />
será aposentado em 10 ou 15 anos e as questões relacionadas<br />
com a responsabilidade do fabricante e a reciclagem do produto<br />
estão se tornando cada vez mais importantes. Os processos<br />
de reciclagem industrial existem tanto para módulos<br />
de película fina como para os módulos de silício. Para assumir<br />
a responsabilidade pelos módulos fotovoltaicos ao longo<br />
de toda a cadeia de valor – do aprovisionamento de matérias-<br />
-primas à reciclagem – as empresas da indústria fotovoltaica<br />
europeia desenvolveram, em 2007, um sistema de coleta e de<br />
reciclagem – o “CICLO FOTOVOLTAICO”.<br />
Painel solar orgânico Módulo de painel solar orgânico Produção de painéis solares<br />
Processo de reciclagem fotovoltaica<br />
Fraunhofer ISE<br />
Fraunhofer ISE<br />
Sunicon AG<br />
SolarWorld AG<br />
Wagner & Co Solartechnik GmbH<br />
COLEXON Energy AG<br />
Sunicon AG<br />
SMA Technologie AG<br />
SolarWorld AG<br />
Bosch Solar Energy AG<br />
Inversor com funções integradas<br />
para gestão da rede<br />
Resíduos de silicone<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.intersolar.com www.juwi.com www.smart-energy.ag www.solarlog.com
Solar Energia thermal Solar Térmica<br />
Tecnologias e Aplicações do Calor Solar<br />
O uso da energia solar para gerar calor é uma tecnologia testada<br />
e comprovada que vem sendo utilizada há décadas. A<br />
energia solar térmica pode ser utilizada tanto para o aquecimento<br />
de água nas residências como também para o sistema<br />
de aquecimento e refrigeração dos edifícios.<br />
Vidro solar<br />
Absorvedor solar<br />
Carcaça<br />
Isolamento térmico<br />
Painel traseiro<br />
O coletor mais simples que existe é o absorvedor de plástico<br />
sem vidro, em que a água é bombeada através de tapetes<br />
de plástico preto para, geralmente, ser utilizada no aquecimento<br />
de piscinas. O método possibilita alcançar temperaturas<br />
que variam entre 30 °C e 50 °C. Três quartos dos coletores<br />
utilizados na Alemanha são coletores de placa lisa, em que o<br />
absorvedor solar que converte a radiação em energia térmica<br />
é instalado numa caixa envidraçada com isolamento para<br />
reduzir a perda de calor. Os coletores planos normalmente<br />
funcionam em amplitudes térmicas que vão de 60 °C a 90 °C.<br />
Os coletores de ar são um tipo de coletor de placa lisa especial<br />
no qual o ar é aquecido e, em grande parte das vezes, utilizado<br />
diretamente, sem armazenamento intermediário, no<br />
aquecimento de edifícios.<br />
O ar aquecido pode ser também utilizado na secagem dos<br />
produtos agrícolas. Através da utilização de trocadores de<br />
calor de ar e água, a água também pode ser aquecida, por<br />
exemplo, para uso doméstico. Podem ser alcançadas temperaturas<br />
mais elevadas e graus de eficiência ainda maiores<br />
através dos coletores de tubo a vácuo, uma vez que a perda<br />
de calor é ainda mais reduzida através da forte pressão negativa<br />
existente nos tubos de vidro. Um coletor é composto<br />
por vários tubos de vidro à vácuo. Graças à montagem giratória<br />
dos tubos individuais, o absorvedor plano localizado<br />
no receptor de vidro pode ser posicionado totalmente virado<br />
para o sol. Como resultado, os coletores de tubo a vácuo<br />
podem ser instalados praticamente na horizontal em telhados<br />
planos. Cada tubo forma um sistema fechado que transmite<br />
o calor à água mediante um circuito térmico resistente<br />
as geadas.<br />
Tecnologias e Aplicações<br />
Os equipamentos solares para a geração de calor podem ser<br />
utilizados em qualquer parte no mundo, mesmo em áreas<br />
com baixos níveis de radiação solar. Os sistemas de energia<br />
solar térmica têm sido normalmente utilizados na Alemanha<br />
para o aquecimento de água de uso doméstico e para o aquecimento<br />
de moradias isoladas e casas geminadas. Nos últimos<br />
anos, foram feitos grandes esforços para introduzir a<br />
energia solar térmica em edifícios de apartamentos, hospitais,<br />
casas residenciais, hotéis e no setor comercial. Consequentemente,<br />
os sistemas de energia solar térmica de grande<br />
escala e de elevada qualidade estão sendo utilizados também<br />
na reforma de apartamentos para alugar, por exemplo,<br />
em edifícios com vários andares, sem efeitos negativos sobre<br />
os custos de energia ou sobre a renda. Em edifícios residenciais,<br />
existem dois tipos de sistemas de energia solar térmica:<br />
aqueles que são utilizados apenas para o aquecimento<br />
de água e aqueles que fornecem também aquecimento para<br />
os ambientes (os chamados sistemas combi). Normalmente,<br />
a energia solar consegue fornecer de 10 a 30% das necessidades<br />
totais de energia de um edifício, dependendo do isolamento<br />
da construção e das necessidades de aquecimento.<br />
Existem também casas que empregam energia solar especial,<br />
obtendo de 50 a 100% das suas necessidades de aquecimento<br />
a partir da energia solar térmica.<br />
BSW-Solar/Langrock<br />
KBB Kollektorbau GmbH<br />
KBB Kollektorbau GmbH<br />
Diferentes tipos de coletores solares<br />
Curvas de eficiência<br />
Eficiência vs. diferença de temperatura<br />
para vários tipos de coletores<br />
Eficência do coletor em %<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Característica do<br />
absorvedor<br />
Característica do<br />
coletor de placa lisa<br />
Característica do<br />
tubo de vazão<br />
0 20 40 60 80 100 120 140 160 Diferença de<br />
temperatura em °C<br />
Fonte: DLR<br />
Aquecimento de piscinas Aquecimento de água Apoio para aquecimento de ambientes Calor industrial<br />
Vantagens para os usuários<br />
▪▪<br />
Redução do consumo de combustíveis fósseis<br />
▪▪<br />
Economia substancial nas contas de aquecimento<br />
convencional<br />
▪▪<br />
Custos de aquecimento mais previsíveis<br />
▪▪<br />
Menor dependência das importações de energia<br />
▪▪<br />
Contribuição direta para a redução das emissões de CO 2<br />
▪▪<br />
Tecnologia comprovada e confiável<br />
Perspectivas<br />
A importância da tecnologia da energia solar térmica foi<br />
subestimada durante muitos anos, mas a tendência de elevação<br />
nos preços da energia e o desenvolvimento de técnicas<br />
inovadoras de aquecimento solar apontam grande crescimento<br />
no futuro. Os sistemas modernos de gestão da energia<br />
solar térmica possibilitam uma redução significativa nos preços<br />
de operação, levando assim a uma redução significativa<br />
nos custos dos serviços no setor residencial. Na construção<br />
de prédios residenciais, a energia solar térmica pode ser utilizada<br />
de forma que não haja efeitos negativos nos custos de<br />
energia ou na renda.<br />
BSW-Solar/Upmann<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.intersolar.com<br />
www.kbb-solar.com
Solar Energia thermal Solar Térmica<br />
Água Quente e Aquecimento<br />
Água quente para uso doméstico<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
em moradias unifamiliares<br />
Esta é a aplicação mais comum para a energia solar térmica<br />
em todo o mundo. <strong>As</strong> empresas de energia solar térmica dispõem<br />
de muitos anos de experiência na produção, planejamento<br />
e construção de sistemas de aquecimento solar e seus<br />
componentes. Na Europa, estes sistemas são normalmente<br />
projetados para responderem a 100% da demanda total de<br />
água quente nos seis meses mais quentes do ano. Durante os<br />
seis meses mais frios, uma caldeira a gás, petróleo ou madeira,<br />
ou um ar condicionado com bomba de calor alimentados<br />
por um sistema de energia térmica solar fornecem água<br />
quente. Desta maneira, aproximadamente 60% das necessidades<br />
de água quente podem ser supridas durante todo o ano<br />
com a energia solar térmica.<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Sistemas de água quente de grande dimensão<br />
para uso doméstico<br />
Os sistemas de água quente de grande dimensão para uso em<br />
conjuntos de apartamentos, hotéis e hospitais, dentre outros,<br />
normalmente usam coletores solares com áreas que variam<br />
de dez até várias centenas de metros quadrados. São normalmente<br />
projetados para um nível mais baixo de cobertura<br />
solar das necessidades de água quente e, assim, são particularmente<br />
eficazes.<br />
1<br />
5<br />
Energia solar para aquecimento urbano<br />
<strong>As</strong> grandes instalações solares também podem fornecer calor<br />
2<br />
3<br />
4<br />
para as redes urbanas de aquecimento. Nos edifícios residenciais<br />
conectados à rede, o calor é armazenado antes de<br />
ser transferido para a água quente doméstica e para o aquecimento<br />
de ambientes. Além disso, os sistemas centrais de<br />
aquecimento solar têm maior desempenho, possibilitando<br />
um armazenamento diferente de acordo com as épocas<br />
do ano. O calor solar obtido durante o verão é utilizado para<br />
Sistemas de energia solar térmica para o aquecimento<br />
doméstico de água numa residência:<br />
1) Coletor<br />
2) Reservatório para armazenamento da energia solar<br />
3) Caldeira<br />
4) Estação solar<br />
5) Equipamento de consumo de água quente<br />
(por exemplo, chuveiro)<br />
aquecer um reservatório de água de grande dimensão; nos<br />
meses de inverno, este calor solar é utilizado para aquecer as<br />
casas que se encontram conectadas à rede.<br />
Sistema de circulação com uso de bomba<br />
A energia térmica obtida no coletor é transmitida através de<br />
um meio de transferência de calor, que é forçado a circular<br />
através de uma bomba, para o reservatório de armazenamento<br />
de energia. <strong>As</strong>sim, o reservatório de energia pode ser colocado<br />
no sótão, facilitando a integração da instalação solar e<br />
Combinação de água quente e aquecimento<br />
para uso doméstico<br />
Nos sistemas combinados, a água quente e o aquecimento de<br />
ambientes são fornecidos através de painéis solares, permitindo<br />
uma economia maior de energia convencional. Os sistemas<br />
para residências unifamiliares normalmente necessitam<br />
de uma área de 10 a 18 m 2 para o coletor. A energia solar<br />
fornece normalmente entre 10% e 30% da demanda total de<br />
energia de um edifício dependendo do isolamento térmico<br />
e das necessidades de aquecimento. Existem também casas<br />
que empregam energia solar especial, obtendo entre 50 e<br />
100% das suas necessidades de aquecimento através da energia<br />
solar térmica.<br />
da produção de calor convencional. Uma unidade de controle<br />
monitora e controla o sistema para que exista sempre energia<br />
térmica disponível para o aquecimento da água.<br />
Sistemas de termossifão (convecção)<br />
Os sistemas de termossifão são idealmente instalados em<br />
áreas livres de geadas e o seu design é bastante simples. Fluidos<br />
quentes são menos densos do que os frios e, assim, a gravidade<br />
permite que o meio de transferência do calor circule<br />
entre o coletor e o reservatório que se encontra na parte<br />
superior. Os sistemas de termossifão não necessitam de energia<br />
elétrica para bombas e reguladores.<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Bosch Thermotechnik GmbH<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.intersolar.com<br />
www.kbb-solar.com
Solar Energia thermal Solar Térmica<br />
Refrigeração Solar<br />
Ar condicionado solar<br />
A tecnologia solar térmica pode contribuir significativamente<br />
para os sistemas de ar condicionado. O calor gerado num<br />
coletor é utilizado como energia para alimentar a geração de<br />
ar frio. Uma vantagem única desta tecnologia é que a necessidade<br />
do ar condicionado acontece justo quando o sol brilha,<br />
eliminando a necessidade de armazenar o calor ou o<br />
frio durante muito tempo. Além de economizar combustível<br />
fóssil, esta tecnologia reduz a demanda por energia elétrica<br />
durante o verão. Espera-se que crescente demanda por<br />
conforto nas residências, aliada à tendência de construir edifícios<br />
com fachadas de vidro maiores, aumente a procura de<br />
sistemas de ar condicionado ambientalmente corretos. Estes<br />
sistemas representam uma alternativa confiável especialmente<br />
em países mais quentes, onde a energia consumida<br />
pelos equipamentos de refrigeração de compressão elétrica<br />
já obriga as redes a trabalhar em sua capacidade máxima. Há<br />
dois sistemas diferentes para a refrigeração solar.<br />
to direto com a atmosfera. Segundo o método desidratante,<br />
o vapor d’água é separado do ar utilizando um desidratante,<br />
por exemplo, gel de sílica, colocado num cilindro rotativo<br />
poroso que absorve a umidade. Durante o processo de rotação,<br />
parte do cilindro é constantemente aquecida por um<br />
fluxo de ar aquecido pelo sol para que a umidade seja liberada<br />
no ambiente. Na primeira fase, o ar é ligeiramente aquecido<br />
e desumidificado. Depois, é resfriado até a temperatura<br />
ambiente ao passar por uma segunda fase. A evaporação da<br />
água fornece refrigeração contínua até o nível desejado.<br />
Sistema Aberto de Refrigeração<br />
Coletor solar<br />
Humidificador<br />
de ar<br />
Sistemas Fechados<br />
O calor solar é utilizado para ativar o processo de refrigeração.<br />
No processo fechado, os líquidos envolvidos não têm<br />
qualquer contato com a atmosfera.<br />
Fonte: DLR<br />
Rotor de desumidificação<br />
Rotor de troca<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
Perspectivas<br />
<strong>As</strong> empresas e instituições de pesquisa estão desenvolvendo<br />
sistemas de refrigeração solar cada vez mais compactos,<br />
baratos e adequados às necessidades de consumo mais baixas.<br />
Até agora, só estão disponíveis no mercado sistemas de<br />
grande dimensão com capacidades de refrigeração de 50 a<br />
100 kW, adequandos para a refrigeração do ar em grandes<br />
estabelecimentos comerciais, prédios de escritórios ou centros<br />
de convenção. A comercialização de sistemas de menor<br />
dimensão com capacidades de alguns quilowatts para uso<br />
residencial ainda não está muito avançada. A refrigeração<br />
solar é bastante importante em alguns países com grandes<br />
necessidades de refrigeração. Esta tecnologia de ponta promete<br />
reduzir, em longo prazo, o consumo de energia e os custos<br />
da climatização.<br />
Sistemas abertos<br />
O processo aberto emprega água refrigerada em conta-<br />
Schüco<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.intersolar.com<br />
www.kbb-solar.com
Solar Energia thermal Solar Térmica<br />
Centrais Elétricas de Energia Solar Térmica<br />
Visão geral da tecnologia<br />
Centrais de energia solar podem ser utilizadas em países com<br />
abundante exposição solar com o objetivo de produzir eletricidade<br />
limpa para uso em processos industriais, como plantas<br />
de dessalinização e secagem. O princípio básico comum<br />
destas centrais elétricas de energia solar térmica é a utilização<br />
de sistemas refletores parabólicos concentrados em parques<br />
solares de larga escala que direcionam a radiação solar<br />
para um receptor. A radiação concentrada é depois transformada<br />
em energia térmica a temperaturas que vão de 200 a<br />
1.000°C, dependendo do sistema. Como numa central elétrica<br />
convencional, esta energia térmica pode depois ser convertida<br />
em eletricidade através de turbinas a gás ou vapor,<br />
podendo também ser utilizada em outros processos industriais,<br />
tais como a dessalinização, a refrigeração ou, num<br />
futuro próximo, na produção de hidrogênio. Graças a este<br />
princípio, as centrais elétricas de energia solar térmica se<br />
destacam pela capacidade de armazenar a energia térmica<br />
gerada de maneira relativamente simples e rentável, permitindo-lhes<br />
criar eletricidade mesmo durante as horas em que<br />
não há luz solar. Desta maneira, podem dar uma grande contribuição<br />
a uma produção de eletricidade planejada de acordo<br />
com a demanda prevista, em um futuro em que a maior<br />
parte da eletricidade procederá de fontes renováveis. Existem<br />
quatro tipos diferentes de sistemas refletores de concentração<br />
de energia solar: os sistemas de concentração linear<br />
como a calha parabólica e os coletores Fresnel; e os sistemas<br />
de concentração do ponto de foco como torres e discos solares<br />
(parabólicos). Todos os sistemas seguem a trajetória do<br />
sol para concentrar a radiação direta.<br />
Coletor cilíndrico parabólico<br />
Tubo do absorvedor<br />
Refletor<br />
Luz<br />
Coletor Fresnel<br />
Refletor ligeiramente<br />
curvado<br />
Tubo do<br />
absorvedo<br />
Refletor<br />
Luz<br />
O parque solar de uma central elétrica de calhas parabólicas<br />
consiste em várias filas paralelas de coletores solares<br />
compostos por refletores parabólicos que concentram a<br />
luz solar em um tubo de absorção que atravessa a linha focal<br />
e gera temperaturas de aproximadamente 400 °C. O óleo térmico<br />
em circulação funciona como meio de transferência de<br />
calor, conduzindo a energia térmica a um trocador de calor<br />
onde o vapor de água é gerado a uma temperatura que ronda<br />
os 390 °C. Esta é então utilizada para alimentar a turbina de<br />
vapor e o gerador elétrico, tal como acontece nas centrais elétricas<br />
convencionais.<br />
Nos coletores Fresnel, refletores longos e ligeiramente<br />
curvados concentram durante um longo período a radiação<br />
solar num tubo fixo de absorção onde a água é diretamente<br />
aquecida e vaporizada. O conceito básico destes coletores<br />
é mais simples em comparação com o das calhas parabólicas,<br />
resultando em custos de investimento mais baixos para<br />
os refletores. A eficiência anual, entretanto, será um pouco<br />
mais baixa.<br />
Nas centrais elétricas de torres solares, a radiação<br />
solar se concentra em um receptor/absorvedor de calor central<br />
com centenas de refletores automaticamente posicionados.<br />
<strong>As</strong> temperaturas mais elevadas, que podem atingir<br />
1.000 °C, possibilitam maior eficiência, especialmente quando<br />
se utilizam turbinas alimentadas a gás, reduzindo assim<br />
os custos da eletricidade.<br />
Central solar de torre<br />
Receptor central<br />
Helióstatos<br />
Receptor/Motor<br />
Refletor<br />
Luz<br />
Luz<br />
Sistema de disco stirling<br />
Com o chamado sistema de disco solar Stirling, um<br />
espelho refletor parabólico concentra a radiação solar no<br />
receptor de um motor Stirling que converte a energia térmica<br />
diretamente em energia mecânica ou eletricidade, podendo<br />
atingir um grau de eficiência superior a 30%. Protótipos<br />
destes sistemas estão sendo testados na Plataforma Solar de<br />
Almeria, Espanha. Apesar de serem apropriados para um<br />
modo de funcionamento independente, estes sistemas oferecem<br />
também a possibilidade de interligar vários sistemas<br />
individuais para criar um parque solar capaz de atender<br />
a uma demanda que varia entre 10 kW e vários MW. Para<br />
a operação economicamente eficiente de uma planta comercial<br />
de CSP é importante utilizar tecnologia otimizada para<br />
o uso desejado, bem como considerar outros fatores como a<br />
localização, o período de operação e os custos de investimento.<br />
Institutos e empresas alemãs se dedicam a ampliar o grau<br />
de reflexão das superfícies dos espelhos e sua estrutura de<br />
apoio, melhorar o grau de absorção dos tubos do receptor e<br />
otimizar os custos dos materiais com o objetivo de possibilitar<br />
maior redução dos custos de investimento e o aumentar a<br />
eficiência. Além disso, continuam estimulando o desenvolvimento<br />
da tecnologia de unidades motoras de maneira geral<br />
(unidades especiais, controladores e sensores).<br />
Encanamento<br />
do parque solar<br />
Perspectivas<br />
Observa-se atualmente um rápido desenvolvimento na construção<br />
de centrais elétricas de energia solar térmica em todo<br />
o mundo, o que significa que são esperadas grandes reduções<br />
dos custos de geração de eletricidade nestes sistemas. Nos<br />
próximos 5 a 10 anos, centrais elétricas de energia solar térmica<br />
bem localizadas serão capazes de competir com a eletricidade<br />
gerada por outras centrais elétricas, dependendo do<br />
desenvolvimento dos custos gerais dos combustíveis fósseis<br />
(preço de compra e custo de redução de emissões de CO ). 2<br />
<strong>As</strong> centrais elétricas de energia solar térmica desempenharão<br />
um papel fundamental no fornecimento global de energia no<br />
futuro. A capacidade de armazenamento destas centrais elétricas<br />
oferece grande vantagem para a futura matriz energética<br />
devido à sua capacidade de armazenar energia para outras<br />
fontes de energia renováveis sujeitas a maiores flutuações.<br />
Outra aplicação seria a dessalinização da água do mar. <strong>As</strong><br />
empresas alemãs são pioneiras internacionais no que diz respeito<br />
a toda a cadeia de valor das centrais elétricas de energia<br />
solar.<br />
INTER CONTROL<br />
Novatec Solar GmbH<br />
Flabeg Holding GmbH<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.flabeg.com<br />
www.intercontrol.de
Bioenergia<br />
Geração de Calor<br />
e Energia a partir da Biomassa Sólida<br />
Através da fotossíntese, as plantas conseguem gerar biomassa<br />
e, assim, armazenar energia. A biomassa pode ser utilizada<br />
para produzir combustível, calor e energia, e inclui resíduos<br />
de madeira, resíduos florestais, resíduos orgânicos, estrume<br />
e outras substâncias de origem vegetal e animal. A biomassa<br />
é apropriada para a produção de combustíveis sólidos, líquidos<br />
e gasosos para serem utilizados no transporte e na geração<br />
de calor e energia.<br />
CO 2<br />
100 %<br />
CO 2<br />
100 %<br />
Decomposição<br />
Combustão<br />
Wagner & Co, Cölbe<br />
O ciclo de CO 2<br />
das plantas<br />
Sólido<br />
▪▪<br />
Resíduos de madeira;<br />
▪▪<br />
Resíduos de produtos de caules;<br />
▪▪<br />
Cultivo de culturas para geração<br />
de energia (produtos de madeira e<br />
caules).<br />
Gasoso<br />
▪▪<br />
Biogás;<br />
▪▪<br />
Biogás de esgoto;<br />
▪▪<br />
Gás de aterro.<br />
Líquido<br />
▪▪<br />
Óleo vegetal;<br />
▪▪<br />
Biodiesel;<br />
▪▪<br />
Bioetanol;<br />
▪▪<br />
Biocombustíveis sintéticos.<br />
Geração de calor<br />
▪▪<br />
A utilização da biomassa ajuda a atenuar os problemas de<br />
e energia a partir da biomassa sólida<br />
Além de ser a fonte de energia renovável mais comumente<br />
utilizada, a biomassa sólida é usada para gerar energia desde<br />
há muito tempo. A biomassa sólida engloba todo tipo de<br />
material vegetal seco, tais como os provenientes das plantas e<br />
partes de caules. A energia que se libera durante a combustão<br />
da biomassa sólida nos sistemas de aquecimento modernos<br />
é utilizada de maneira muito eficiente. A madeira é a fonte<br />
de energia primária normalmente encontrada em forma de<br />
pequenos troncos, lascas e pellets de madeira.<br />
eliminação de resíduos municipais, fornecendo simultaneamente<br />
energia.<br />
▪▪<br />
Zonas rurais e com grandes superfícies com árvores se<br />
beneficiam duas vezes da utilização de bioenergia: através<br />
da geração e manutenção de empregos na agricultura e silvicultura<br />
e do processo de conversão de bioenergia. O cultivo<br />
de culturas para a geração de bioenergia também proporciona<br />
novos negócios aos agricultores.<br />
▪▪<br />
A bioenergia utiliza a produção de energia descentralizada<br />
e cria um ciclo de material e energia.<br />
▪▪<br />
A combustão de biomassa somente libera a quantidade de<br />
dióxido de carbono que as plantas absorveram anteriormente<br />
enquanto estavam em fase de crescimento. Para o<br />
equilíbrio biológico do CO é indiferente se a madeira se<br />
2<br />
mantém na floresta ou se é recolhida para produzir energia!<br />
Visão geral do mercado<br />
Maravalha<br />
Madeira maciça<br />
Os pellets de madeira são geralmente compostos de serragem<br />
ou maravalha e .podem ser distribuídos em caminhões,<br />
como no caso do óleo para aquecimento, ou sacos. O espaço<br />
necessário para armazenar os pellets não é maior que o espaço<br />
ocupado para a instalação de um sistema de aquecimento<br />
a óleo. Eles podem também ser queimados em fornalhas,<br />
como em grandes sistemas de aquecimento automático central<br />
ou mesmo em centrais elétricas. Os pellets são transportados<br />
automaticamente do tanque de armazenamento até o<br />
forno por meio de transportadores a hélice ou alimentadores<br />
de sucção a ar.<br />
Em todo o mundo, a utilização da biomassa sólida é da máxima<br />
importância no fornecimento de energia. Devido à sua<br />
amplia utilização não comercial (isto é, para aquecimento<br />
residencial e para cozinhar) nos países em desenvolvimento,<br />
em 2010 a biomassa sólida era, de longe, a fonte de energia<br />
renovável mais utilizada, representando 9,2% do fornecimento<br />
total de energia primária em todo o mundo ou 70,3%<br />
do fornecimento global de <strong>energias</strong> renováveis. Na Alemanha,<br />
a proporção de bioenergia (incluindo a biomassa sólida,<br />
líquida, gasosa, fração de resíduos biogênicos e combustíveis<br />
biogênicos) no consumo total de energia final foi de 8,4% em<br />
2011, equivalente a 67% do fornecimento com base em <strong>energias</strong><br />
renováveis na Alemanha.<br />
Vantagens da bioenergia<br />
Schmack Biogas AG<br />
▪▪<br />
A bioenergia pode ser armazenada e oferece várias possibilidades.<br />
Pode ser fornecida em qualquer momento para<br />
ir ao encontro de diferentes necessidades. Isto se aplica<br />
tanto às matérias-primas, tais como a madeira, como aos<br />
produtos intermediários e finais, como o biogás e o bio-<br />
etanol.<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.envitec-biogas.com<br />
www.nolting-online.com
Bioenergia<br />
Biomassa Sólida e Biocombustíveis Líquidos<br />
Caldeiras de biomassa e Caldeiras<br />
de gaseificação de madeira<br />
Os fornos e caldeiras manuais, parcial ou totalmente automatizados<br />
e com sistemas de combustão regulados eletronicamente<br />
foram desenvolvidos para o processo de queima da<br />
madeira. Os sistemas de combustão podem atingir um nível<br />
de eficiência de até 90% e produzem baixos níveis de emissões.<br />
Encontra-se disponível no mercado uma vasta gama de<br />
sistemas, desde pequenas caldeiras para o aquecimento residencial<br />
direto a caldeiras de biomassa para o fornecimento<br />
eficiente de calor através de redes urbanas de aquecimento.<br />
partir da fermentação de açúcares com a utilização de leveduras,<br />
seguindo-se um processo de purificação. Se forem<br />
usados cereais, os amidos são, em primeiro lugar, convertidos<br />
em açúcares através de enzimas, gerando um subproduto<br />
conhecido como os grãos secos de destilaria com solúveis<br />
(DDGS). Com um conteúdo proteico de 30%, os DDGS<br />
são um alimento valioso e rico em proteínas para animais. Os<br />
subprodutos resultantes da produção do bioetanol a partir da<br />
beterraba sacarina são a vinhaça e a polpa de beterraba, utilizadas<br />
como alimentação animal ou fertilizante. Cada litro<br />
de bioetanol produzido resulta num quilograma de DDGS ou<br />
600 g de vinhaça e polpa de beterraba.<br />
A biomassa sólida pode ser utilizada também para gerar eletricidade<br />
em centrais cogeradoras de calor e energia. O calor<br />
residual produzido como resultado desta geração de eletricidade<br />
é utilizado, por exemplo, para alimentar as redes de<br />
aquecimento locais e urbanas ou na indústria como forma<br />
de energia térmica para aplicações industriais. O calor residual<br />
pode ser utilizado para obter energia de arrefecimento<br />
com objetivos industriais, armazéns frigoríficos ou para os<br />
sistemas de ar condicionado dos edifícios. Além da combustão,<br />
a biomassa sólida também pode ser gaseificada para pro-<br />
Capacidade por hectare de matérias-primas<br />
para a produção de bioetanol<br />
A capacidade por hectare das diferentes matérias-primas utilizadas<br />
na produção de bioetanol varia drasticamente. Por<br />
exemplo, um hectare de beterraba sacarina produzirá combustível<br />
para 80.300 quilômetros e – em contraste com um<br />
hectare de cana-de-açúcar – seus subprodutos correspondem<br />
a um terço das necessidades proteicas anuais de uma cabeça<br />
de gado.<br />
duzir eletricidade e calor. Dependendo das características do<br />
material de combustão e da capacidade do sistema, podem<br />
ser selecionados gaseificadores com leito fixo, leito fluidifica-<br />
Matéria-prima Quilómetros por hectare Percentagem da necessidade<br />
da proteína de vaca por ano<br />
do ou fluxo arrastado. O gás da madeira resultante é depois<br />
queimado em sistemas de motor de combustão ou turbinas a<br />
Trigo<br />
35.000 km<br />
+<br />
36 %<br />
gás para gerar eletricidade. Neste caso também, o nível total<br />
de eficiência pode ser significativamente aumentado ao utilizar<br />
o calor residual através da combinação da produção de<br />
calor e de energia. O biodiesel é obtido a partir da utilização<br />
Açúcar de<br />
beterraba<br />
80.300 km<br />
+<br />
74 %<br />
do gás da madeira, e é uma técnica alternativa que está sendo<br />
testada em centrais-piloto na Alemanha.<br />
Cana de<br />
açúcar<br />
77.500 km<br />
+<br />
0 %<br />
Biocombustíveis líquidos<br />
O biodiesel e o bioetanol são atualmente os biocombustíveis<br />
mais importantes. <strong>As</strong> matérias-primas adequadas ao biodiesel<br />
são partes de plantas que contêm uma grande quantidade<br />
de óleo, como as sementes de colza, sementes de jatropha<br />
(plantas da família da mamona) e de girassol, amêndoa<br />
de palmeira, sementes de soja e outras oleaginosas. O bioetanol<br />
é produzido a partir da biomassa que contém açúcares ou<br />
amidos. Os biocombustíveis são principal- mente utilizados<br />
em aplicações móveis.<br />
Vantagens em relação aos combustíveis<br />
convencionais:<br />
▪▪<br />
O armazenamento e tratamento de biocombustíveis são<br />
menos perigosos para as pessoas e para o ambiente em<br />
comparação com os combustíveis convencionais;<br />
▪▪<br />
Mesmo os principais acidentes e derramamentos são<br />
quase inofensivos do ponto de vista ecológico, já que os<br />
combustíveis se decompõem de forma relativamente rápida<br />
na biosfera.<br />
▪▪<br />
A utilização de biocombustíveis reduz as dispendiosas<br />
importações de petróleo.<br />
▪▪<br />
Os biocombustíveis, tais como a biomassa sólida e gasosa,<br />
são praticamente neutros em termos da geração CO 2<br />
quando<br />
queimados, daí não terem qualquer impacto adicional<br />
na atmosfera.<br />
Bioetanol<br />
Tal como o álcool convencional, o bioetanol é produzido a<br />
Fuente: BDBe<br />
Biodiesel<br />
Depois de extrair o óleo a partir de partes de plantas oleaginosas,<br />
este é reesterificado em um sistema de produção químico<br />
para a geração de biodiesel. Durante a extração de óleos<br />
vegetais, são produzidos também grãos de colza ou soja, que<br />
podem ser utilizados como alimento rico em proteínas para<br />
o gado. Cada 100 kg de colza produz aprox. 57 kg de grãos e<br />
43 kg de óleo. Uma vez extraído e refinado, o óleo é depois<br />
transesterificado em éster metílico de ácido graxo (FAME/<br />
biodiesel), ao adicionar-se metanol e um catalisador.<br />
Perspectivas<br />
Além do desenvolvimento contínuo de <strong>tecnologias</strong> comprovadas<br />
para a produção do que são agora biocombustíveis<br />
comuns, há o desejo de se desenvolver novas <strong>tecnologias</strong> que<br />
utilizem recursos biogênicos alternativos. Os processos para<br />
a geração de biocombustíveis baseados numa grande variedade<br />
de substratos (inclusive madeira e palha) e resíduos<br />
estão atualmente sendo desenvolvidos. Os combustíveis “biomassa<br />
para líquido” (BtL) mostram excelente potencial para<br />
o combate às emissões de gases de efeito estufa. O processo<br />
BtL envolve a gaseificação térmica da biomassa, seguida pela<br />
purificação e liquefação do gás resultante da síntese.<br />
Outro processo que se encontra em processo de pesquisa é<br />
o desenvolvimento e lançamento da produção de biodiesel a<br />
partir de algas com alto conteúdo oleaginoso.<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.envitec-biogas.com<br />
www.nolting-online.com
Bioenergia<br />
Biogás – Electricidade e Calor a Partir do Biogás<br />
O biogás produzido a partir da digestão anaeróbia da matéria<br />
orgânica é utilizado em todo o mundo para fornecer energia<br />
em diversas formas: na combustão de biogás nas centrais<br />
cogeradoras, para a geração de energia utilizando o calor<br />
residual, para a conversão de biogás em biometano para uso<br />
direto na rede de gás natural, como combustível para veículos<br />
a gás natural ou diretamente para cozinhar e para a<br />
obtenção de aquecimento.<br />
Produção de biogás<br />
O biogás pode ser obtido a partir de diversas fontes, como<br />
resíduos orgânicos de aterros sanitários (gases de aterro),<br />
águas residuais urbanas (gás de esgoto) e resíduos orgânicos,<br />
industriais, comerciais, domésticos e agrícolas, além de a<br />
partir de culturas geradoras de bioenergia. Em geral, as centrais<br />
de biogás agrícolas utilizam adubo líquido como matéria-prima.<br />
<strong>As</strong> fontes de energia renováveis – como o milho,<br />
cereais e outras culturas energéticas como o girassol, a erva<br />
do Sudão, as beterrabas sacarinas, os rabanetes oleaginosos,<br />
o sorgo açucarado e outros – são utilizadas cada vez mais<br />
para aumentar o rendimento do gás. <strong>As</strong> instalações comerciais<br />
também processam águas residuais (procedente das<br />
estações de tratamento), dejetos da produção de alimentos,<br />
restos alimentícios e resíduos graxos e de matadouros. O biogás<br />
é produzido a partir da fermentação de substâncias orgânicas<br />
em um ambiente livre de ar e oxigênio. Este processo<br />
utiliza várias bactérias anaeróbias, cuja composição depende<br />
da existência de matéria-prima orgânica e de condições<br />
específicas de pH e temperatura. Um fator decisivo na produtividade<br />
das centrais de biogás é determinado pelos processos<br />
microbiológicos que ocorrem durante a fermentação. A<br />
recuperação de energia a partir de resíduos orgânicos representa<br />
uma relação importante na cadeia de eliminação dos<br />
resíduos biogênicos. <strong>As</strong> centrais de biogás podem também<br />
funcionar como fonte de criação de valor local. <strong>As</strong> empresas<br />
localizadas nas proximidades das centrais de biogás podem<br />
se beneficiar de uma fonte de calor constante e, acima de<br />
tudo, confiável. O biogás é constituído por 50 a 70% de metano,<br />
o componente energeticamente mais utilizado, por 25 a<br />
45% de dióxido de carbono, quantidades mínimas de água<br />
(2–7%) e gases como o sulfureto de hidrogênio, amônia e<br />
hidrogênio. Além do próprio biogás, é gerado um digestor –<br />
um subproduto composto de uma mistura de água, minerais<br />
e substâncias orgânicas que ainda não foram decompostas –<br />
que pode ser utilizado como um fertilizante de alta qualidade<br />
na agricultura, fechando assim o ciclo nutritivo com o cultivo<br />
de culturas para a geração de bioenergia,<br />
Cogeração de calor e eletricidade a partir<br />
do biogás<br />
<strong>As</strong> centrais cogeradoras produzem eletricidade e calor a partir<br />
do biogás com grande eficiência. A eletricidade produzida<br />
pode ser fornecida à rede pública ou utilizada fora dela. O<br />
calor residual produzido pode ser utilizado em sistemas para<br />
transporte de produtos acabados, na geração de energia adicional,<br />
no aquecimento e secagem de produtos agrícolas ou<br />
no funcionamento de refrigeradores.<br />
Perspectivas<br />
A capacidade de processar biogás com a qualidade de gás<br />
natural (biometano, concentração de metano de 98%) e de<br />
fornecê-lo à rede de gás natural tem grande potencial, permitindo<br />
que o biogás seja utilizado em locais com uma exigência<br />
de calor adequada e viabilizando eficiência máxima na<br />
cogeração de calor e eletricidade.<br />
Schmack Biogas AG<br />
BioConstruct GmbH<br />
SEVA Energie AG SEVA Energie AG<br />
EnviTec Biogas AG<br />
Fermentadores Central termoeléctrica Motor numa central Controle do dispositivo Oleoduto de biometano<br />
termoeléctrica<br />
MT-Energie GmbH<br />
Higienização Processo de monitorização em laboratórios Fermentadores Vista interna do fermentador<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
www.envitec-biogas.com<br />
www.nolting-online.com<br />
Energie aus besseren Ideen.<br />
www.farmatic.com
Energia Hidroelétrica<br />
Utilizando a Força da Água<br />
Energia hidroelétrica: uma história de sucesso<br />
<strong>As</strong> usinas hidroelétricas podem gerar eletricidade de forma<br />
rentável e a preços vantajosos durante mais de 100 anos.<br />
A combinação de alta segurança operacional, confiabilidade<br />
do suprimento e custos cada vez mais elevados dos combustíveis<br />
fósseis torna a energia hidráulica uma fonte básica de<br />
eletricidade barata e rentável. Dado que alguns tipos de usinas<br />
hidroelétricas podem armazenar energia e fornecer eletricidade<br />
de forma rápida conforme as exigências do mercado,<br />
estas são de grande importância para a estabilidade da<br />
rede de distribuição elétrica. <strong>As</strong> centrais de energia hidroelétrica<br />
reduzem a dependência das importações de energia e os<br />
riscos delas derivados. Em áreas sem um sistema abrangente<br />
de fornecimento de energia, a energia hidráulica pode ser a<br />
base para o desenvolvimento econômico regional.<br />
a demanda e houver excesso de capacidade (por ex. à noite),<br />
a água é bombeada do reservatório inferior para o superior,<br />
permanecendo ali até ser necessária para gerar eletricidade<br />
durante períodos maior demanda. O gerador é acionado por<br />
turbinas de impulso, das quais se destaca a chamada roda de<br />
Pelton.<br />
Usina hidroelétrica com barragem<br />
Tecnologias e Aplicações<br />
Existem três tipos básicos de usina hidroelétrica: as fio<br />
d’água, as de acumulação e as de armazenamento por bombeamento.<br />
O tipo mais comum utilizado em todo o mundo é<br />
a usina de fio d’água, que utiliza a energia do fluxo de água de<br />
um rio. Essas centrais conseguem obter um fator de eficiência<br />
de quase 94% e são geralmente utilizadas para abranger<br />
a carga de base. A capacidade usina é determinada pela velocidade<br />
do fluxo e pelo nível da água. Algumas usinas de fio<br />
d’água conseguem armazenar água quando a demanda energética<br />
é reduzida para depois utilizá-la nas épocas de maior<br />
demanda. Um tipo específico de usina de fio d’água é a usina<br />
de derivação, em que a água é represada por uma barragem<br />
e redirecionada através de um canal de admissão separado<br />
para acionar as turbinas. Em uma usina de fio d’água<br />
padrão, existe apenas uma ligeira diferença em altitude entre<br />
o nível superior e o nível inferior da água, enquanto uma<br />
usina hidroelétrica de derivação explora a maior diferença<br />
de altitude criada pelas barragens. Em uma usina hidroelétrica<br />
de acumulação, a água é armazenada em um lago natural<br />
ou artificial e depois levada por tubulação a estações elétricas<br />
localizadas em zonas mais baixas. Como as usinas de<br />
acumulação funcionam independentemente do fluxo de água<br />
natural, são ideais para equilibrar as flutuações entre a produção<br />
e o consumo de eletricidade tanto em nível regional<br />
quanto nacional. <strong>As</strong> usinas de armazenamento por bombeamento,<br />
por sua vez, utilizam dois reservatórios para armazenar<br />
a água, com a maior diferença possível entre a altitude<br />
do reservatório superior e inferior. Se a geração exceder<br />
Turbinas<br />
O tipo de turbina utilizado depende da velocidade do fluxo e<br />
da pressão hidráulica. Um dos tipos mais antigos é a turbina<br />
Francis, ainda utilizada principalmente em centrais de energia<br />
hidráulica de pequeno porte e adequada para baixas pressões<br />
e média velocidade de fluxo. <strong>As</strong> turbinas do tipo Parafuso<br />
de Arquimedes (hidrodinâmicas) podem também ser<br />
utilizadas em pressões baixas e para pequenas capacidades.<br />
<strong>As</strong> turbinas Kaplan e tubulares são utilizadas para pressões<br />
baixas e caudais elevados, sendo adequadas para capacidades<br />
de água oscilantes. A turbina Pelton é adequada para elevadas<br />
pressões e baixos caudais. <strong>As</strong> turbinas de fluxo direto<br />
são utilizadas para pressões e caudais baixos e têm geralmente<br />
capacidade energética limitada.<br />
NaturEnergie AG<br />
ANDRITZ HYDRO<br />
Voith Siemens Hydro Power Generation<br />
NaturEnergie AG<br />
Voith Siemens Hydro Power Generation<br />
www.renewables-made-in-germany.com
Energia Hidroelétrica<br />
Energia Hidráulica de Pequeno Porte<br />
Embora não haja consenso internacional acerca do que define<br />
a energia hidráulica como “de pequeno porte”, tratase<br />
de energia renovável, limpa, rentável e de baixo impacto<br />
ambiental e social. Na China, por exemplo, “pequeno<br />
porte” pode se referir a capacidades até 50 MW; na Índia,<br />
até 25 MW; e na Suécia, até 1,5 MW. No geral, a <strong>As</strong>sociação<br />
Europeia de Energia Hídrica de Pequeno Porte (European<br />
Small Hydropower <strong>As</strong>sociation – ESHA) e a Comissão Europeia<br />
aceitam como pequeno porte uma capacidade total de<br />
até 10 MW.<br />
Principais turbinas utilizadas em hidroelétricas<br />
de pequeno porte:<br />
A turbina Francis é utilizada sobretudo em microusinas.<br />
Em forma de espiral, é adequada para baixas pressões e caudais<br />
médios. Apenas o distribuidor é adaptável.<br />
Outras turbinas utilizadas em usinas hidroelétricas de pequeno<br />
porte:<br />
▪▪<br />
Turbinas de fluxo direto pressões e caudais baixos,<br />
geralmente com limitada capacidade energética.<br />
▪▪<br />
Turbinas Pelton, apropriadas para pressões elevadas e<br />
ANDRITZ HYDRO<br />
ANDRITZ HYDRO<br />
caudais baixos.<br />
▪▪<br />
Turbinas de Parafuso de Arquimedes podem também<br />
ser utilizadas para baixas pressões e pequenas capacidades.<br />
www.solarpraxis.de/M.Römer<br />
Na Alemanha, novas usinas hidroelétricas de pequena<br />
dimensão com uma capacidade de 100 a 1000 kW custam<br />
entre 4.000 e 6.000 EUR por kW. Com cargas de funcionamento<br />
típicas de 3.000 a 5.000 horas de plena carga<br />
Turbina Pelton<br />
OSSBERGER GmbH + Co<br />
Turbina de fluxo direto<br />
por ano, os custos de geração de eletricidade destes sistemas<br />
estão entre 10 e 23 centavos por kWh. Os custos de geração<br />
de eletricidade para sistemas de pequeno porte abaixo<br />
dos 100 kW são, por vezes, bem mais elevados. Os sistemas<br />
de energia hidráulica de pequeno porte são, essencialmente,<br />
de fio d’água com apenas um pequeno reservatório ou, ainda,<br />
sem represamento. O custo para a construção de centrais<br />
Estas turbinas funcionam no sentido oposto, devido à bomba<br />
do Parafuso de Arquimedes, e podem alcançar eficiências<br />
mais elevadas do que outras turbinas em baixas alturas de<br />
água, mesmo funcionando abaixo da capacidade. A turbina<br />
de Parafuso de Arquimedes apresenta baixos custos de construção<br />
e é uma boa opção para a substituição de turbinas<br />
pequenas ou rodas de água que precisam ser renovadas.<br />
hidroelétricas está basicamente ligado à capacidade instalada,<br />
dependendo também da altura da queda, de outras condições<br />
de localização e especialmente de fatores ambientais.<br />
Perspectivas<br />
A otimização e a modernização das usinas hidroelétricas<br />
Usina de fio d’água<br />
existentes oferecem também o potencial para colocar em funcionamento<br />
sistemas de energia hidráulica de grande dimensão<br />
ecologicamente corretos. A condição ecológica da água<br />
pode ser seletivamente melhorada ao se concretizar medidas<br />
de compensação ecológica adequadas, como a instalação<br />
de rotas migratórias para peixes, melhorando a diversidade<br />
estrutural no reservatório da central elétrica (por ex., com<br />
camadas de brita), reformulando a margem do rio ou concebendo<br />
um controle de água mínimo adequado. <strong>As</strong> soluções<br />
naturais como os riachos que circundam a usina facilitam a<br />
migração de peixes e de outras pequenas criaturas. A velocidade<br />
do fluxo pode ser reduzida através de pedras ou objetos<br />
de plástico, dando oportunidade aos peixes de repousarem<br />
ou se esconderem.<br />
F. Kerle/Universität Stuttgart<br />
Voith Siemens Hydro Power Generation<br />
OSSBERGER GmbH + Co<br />
Passagem para peixes<br />
OSSBERGER GmbH + Co<br />
Usina de fio d’água de pequeno porte<br />
Usina de fio d’água<br />
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Energia Geotérmica<br />
Calor Geotérmico<br />
A energia geotérmica é o calor acumulado debaixo da superfície<br />
terrestre: quanto maior a profundidade em direção ao<br />
centro do planeta, mais calor há. Para cada 100 metros de<br />
profundidade da superfície terrestre, a temperatura aumenta<br />
uma média de aproximadamente 3 °C. Hoje estima-se que<br />
no núcleo da Terra as temperaturas variem entre 5.000 °C e<br />
6.000 °C. De acordo com os padrões humanos, o calor armazenado<br />
na Terra é ilimitado. A energia geotérmica disponível<br />
na crosta terrestre provém fundamentalmente da desintegração<br />
radioativa – o calor residual da época em que o nosso<br />
planeta se formou.<br />
Crosta (cerca de 30 km) Manto > 1.200 °C<br />
~ 3 °C/100 m<br />
Núcleo ~ 5.000 °C<br />
Em países como Alemanha, Itália, Indonésia, México e os<br />
EUA, a utilização da energia geotérmica já é há vários anos<br />
parte integrante da estratégia energética. Além de utilizar de<br />
forma eficiente fontes disponíveis de temperaturas elevadas,<br />
a indústria geotérmica alemã centra-se também no desenvolvimento<br />
de <strong>tecnologias</strong> que podem funcionar com eficiência<br />
em temperaturas mais baixas, entre 120 e 200 °C. A energia<br />
geotérmica forma uma base sólida para uma geração de<br />
energia ambientalmente correta e economicamente rentável,<br />
particularmente em regiões com condições geologicamente<br />
favoráveis (por exemplo, regiões com atividade vulcânica e<br />
temperaturas superiores a 200 °C). Dependendo da profundidade<br />
de perfuração, existem duas possibilidades para produzir<br />
energia geotérmica: profunda e superficial.<br />
A energia geotérmica profunda pode ser utilizada tanto<br />
para gerar eletricidade nas centrais elétricas como para fornecer<br />
aquecimento em redes de maior dimensão, na produção<br />
industrial ou no aquecimento de edifícios. A energia<br />
geotérmica profunda divide-se ainda em energia hidrogeotérmica,<br />
sistemas HDR (Hot Dry Rock) e sondas geotérmicas<br />
profundas.<br />
Uma sonda geotérmica profunda é um sistema fechado destinado<br />
à geração de energia geotérmica que consiste em<br />
uma única perfuração a uma profundidade de mais de 400<br />
metros. A energia obtida é utilizada diretamente na forma de<br />
calor, tornando possível a utilização do potencial máximo da<br />
energia térmica que vai desde altas temperaturas para a produção<br />
industrial e usos comerciais a baixas temperaturas<br />
para uso agrícola. Na energia hidrogeotérmica, a água quente<br />
brota diretamente de jazidas situadas debaixo da superfície<br />
da terra em grandes profundidades. Dependendo do fluxo<br />
de água termal, a energia hidrogeotérmica pode ser utilizada<br />
na produção de calor e eletricidade. Nas camadas aquíferas<br />
pode-se gerar eletricidade a partir de temperaturas próximas<br />
a 100 °C. Os sistemas HDR utilizam o calor das camadas<br />
profundas, onde existe muito pouco ou quase nenhum recurso<br />
aquífero. Utiliza-se como reserva as rochas cristalinas e<br />
rochas sedimentares numa profundidade de três a seis quilômetros<br />
e com temperaturas superiores a 150 °C. O acesso<br />
a estas reservas é garantido através de duas ou mais perfurações<br />
feitas nas rochas densas situadas a certa profundidade.<br />
Através de métodos de estimulação hidráulica e química<br />
(Enhanced Geothermal Systems, EGS), rupturas e fissuras<br />
são feitas cuidadosamente. Com uma perfuração por injeção,<br />
a agua é injetada na rocha a uma alta pressão, onde aquece<br />
e depois retorna à superfície através de um segundo poço.<br />
A água quente aquece por sua vez substâncias com ponto de<br />
ebulição baixo (Ciclo Kalina e Ciclo Orgânico Rankine), com<br />
a finalidade de gerar vapor para uma turbina. Através de um<br />
permutador de energia térmica, o calor pode ser integrado à<br />
rede de aquecimento urbano.<br />
O princípio da geotérmica com aplicação dos<br />
Ciclos Rankine com fluido orgânico (ORC)<br />
10 1 –10 2 m<br />
Fonte: GFZ Deutsches GeoForschungsZentrum<br />
~<br />
Gerador<br />
M<br />
Turbina<br />
Evaporador<br />
Condensador<br />
ca. 0.5–1 km<br />
Poço de Produção<br />
Poço de Injecção<br />
Estimulación hidráulica<br />
3–5 km<br />
International Geothermal <strong>As</strong>sociation<br />
H. Anger‘s Söhne Bohr- und Brunnenbaugesellschaft mbH<br />
GFZ Potsdam<br />
GFZ Potsdam<br />
Stadtwerke Bad Urach/H. Tenzer<br />
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Energia Geotérmica<br />
Energia Geotérmica Superficial<br />
Quando falamos de energia geotérmica superficial, nos referimos<br />
àquela obtida a partir da camada superior terrestre em<br />
profundidades de até 400 metros. Dado o fato de que a temperatura<br />
da atmosfera da Terra é mais uniforme que a da<br />
água, a energia geotérmica superficial é ideal tanto para o<br />
aquecimento como para a refrigeração de edifícios. Dependendo<br />
das condições geológicas, a uma profundidade de 15 m<br />
e a um máximo de 40 m, as temperaturas nas camadas superiores<br />
do solo estão sujeitas às variações das estações do ano<br />
e à influência dos raios solares. Nestas profundidades, as<br />
temperaturas estão um pouco acima da temperatura média<br />
anual da superfície terrestre. De acordo com o gradiente geotérmico,<br />
a partir de 40m a temperatura aumenta aproximadamente<br />
3 ºC a cada 100m, podendo alcançar entre 20–25 ºC<br />
a uma profundidade de 400 m. Vários sistemas, como os<br />
coletores de calor geotérmico, as sondas de aquecimento<br />
geotérmicas, componentes de energia e outras unidades de<br />
cimento conectadas ao solo, são utilizados para armazenar a<br />
energia geotérmica encontrada na crosta terrestre.<br />
O calor do subsolo com pouca profundidade é aproveitado<br />
graças a bombas de calor, gerando aquecimento e água quente<br />
para prédios. No caso do aquecimento, as bombas de calor<br />
são utilizadas para aumentar o nível de temperatura presente<br />
no solo até a temperatura desejada extraindo-se o calor do<br />
solo através de um processo cíclico. <strong>As</strong> temperaturas constantes<br />
presentes debaixo do solo podem ser também utilizadas<br />
para esfriar diretamente os edifícios. Se o solo não for<br />
capaz de fornecer a refrigeração adequada, as bombas de<br />
calor podem ser operadas de forma inversa para fornecer a<br />
capacidade de refrigeração em falta. Uma bomba térmica<br />
perfeitamente configurada pode melhorar a climatização no<br />
interior dos edifícios. Os coletores de calor geotérmicos estão<br />
normalmente posicionados na horizontal em uma profundidade<br />
de 80 a 160 cm e expostos às condições meteorológicas<br />
existentes na superfície. Para absorver o calor armazenado<br />
no solo, um agente de transferência de calor flui através dos<br />
coletores.<br />
<strong>As</strong> sondas geotérmicas são o tipo de instalação mais utilizado<br />
na Europa Central e do Norte. Estas são instaladas<br />
a profundidades entre 50 e 160 metros para a utilização de<br />
energia geotérmica superficial, necessitam de pouco espaço<br />
e utilizam um nível constante de temperatura. <strong>As</strong> tubulações<br />
de plástico (PEAD ou HDPE) são integradas nos circuitos e<br />
ligadas ao sistema de refrigeração e aquecimento dos edifícios.<br />
Um agente de transferência de calor circulará depois<br />
pelas tubulações, absorvendo o calor do solo circundante e<br />
transferindo-o para as bombas de calor. Com esta tecnologia,<br />
pode-se abastecer com calor ou frio instalações de diversos<br />
tamanhos, desde pequenas casas até grandes conjuntos residenciais.<br />
No caso das colunas de energia, componentes profundos<br />
de cimento ou outras estruturas estáticas, são montadas<br />
estruturas subterrâneas com tubulações de plástico através<br />
das quais a água flui para absorver o calor geotérmico ou<br />
o frio da terra. A água fria existente nos componentes é aquecida<br />
através do calor geotérmico. Graças à sua interligação<br />
com uma bomba de calor, a água quente aquece o edifício. No<br />
verão, o sistema descrito acima pode ser utilizado para refrigerar<br />
ligeiramente o edifício.<br />
Bosch Thermotechnik GmbH<br />
O ar ambiente pode também ser uma fonte de energia para<br />
as bombas de calor, que se beneficiam da ampla disponibilidade<br />
do ar e de ser economicamente acessível. O chamado<br />
“arranque” da temperatura da bomba de calor para sondas<br />
terrestres pode manter-se relativamente constante durante<br />
todo o ano e o consumo de energia mantém-se baixo. A energia<br />
recolhida provém, em primeiro lugar, das áreas em volta,<br />
cuja temperatura média é determinada pela irradiação solar<br />
anual.<br />
Perspectivas<br />
Bosch Thermotechnik GmbH<br />
A energia geotérmica está se tornando um tema cada vez<br />
mais abordado em discussões políticas com relação ao futuro<br />
do suprimento de energia. Perante o aumento dos custos<br />
dos combustíveis fósseis, a energia geotérmica oferece<br />
disponibilidade segura e, em longo prazo, será capaz atender<br />
as necessidades básicas. Sua flexibilidade de aplicação,<br />
como no aquecimento, refrigeração e geração de eletricidade,<br />
contribui para a criação de cada vez mais centrais em todo o<br />
mundo.<br />
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Energias Renováveis<br />
Photovoltaics<br />
não ligadas à rede<br />
Acesso à Energia Moderna<br />
Phocos AG Energiebau Solarstromsysteme GmbH SMA Solar Technology AG<br />
Ampliar o acesso à energia moderna é uma condição necessária<br />
para as dimensões econômica, social e ambiental do<br />
desenvolvimento humano. O Projeto do Milênio das Nações<br />
Unidas frisou a estreita relação entre a utilização energética<br />
e os oito Objetivos de Desenvolvimento do Milênio. É impossível<br />
operar uma fábrica, administrar um negócio, cultivar<br />
alimentos ou fornecer bens aos consumidores sem utilizar<br />
algum tipo de energia. O acesso à eletricidade é especialmente<br />
crucial para o desenvolvimento humano, já que ela é, na<br />
prática, indispensável para algumas atividades básicas, como<br />
a iluminação, a refrigeração e o funcionamento dos eletrodomésticos.<br />
Apesar disso, a Agência Internacional de Energia<br />
estima que 1,45 bilhão de pessoas, ou o equivalente a 22% da<br />
população mundial, não tinha acesso à eletricidade em 2008,<br />
sendo que 85% vivem em zonas rurais. Nos países em vias<br />
de desenvolvimento, a eletrificação rural média era de 58%.<br />
Apesar de a população sem acesso à eletricidade ter diminuído<br />
em cerca de 161 milhões desde 2002, a diferença de<br />
desenvolvimento entre as regiões é cada vez maior: enquanto<br />
a América Latina e a Ásia têm acelerado substancialmente<br />
seu processo de eletrificação desde 2002, a maior parte da<br />
África Subsaariana não tem acompanhado este desenvolvimento<br />
nem conseguido fazer frente ao ritmo do crescimento<br />
populacional. Além disso, em muitos países, as redes são instáveis<br />
e fracas e os sistemas de energia alternativos são dispendiosos<br />
e dependentes de importações de petróleo.<br />
O padrão alemão para a produção e seleção dos componentes<br />
dos sistemas apropriados estabelecem os padrões internacionais<br />
de qualidade.<br />
Fontes renováveis podem fornecer energia elétrica independentemente<br />
das redes nacionais ou da importação de combustíveis<br />
fósseis. <strong>As</strong> <strong>energias</strong> solar, eólica, hidráulica e a bioenergia,<br />
de forma independente ou combinada (nos sistemas<br />
híbridos) podem fornecer, independentemente das redes<br />
estabelecidas:<br />
▪▪<br />
Energia para telecomunicações e rede de telefonia celular;<br />
▪▪<br />
Energia ecológica para a indústria do turismo;<br />
▪▪<br />
Sistemas domésticos alimentados por energia solar para a<br />
eletrificação rural;<br />
▪▪<br />
Sistemas elétricos alternativos em áreas urbanas e semiurbanas<br />
onde o fornecimento da rede é inconstante;<br />
▪▪<br />
Energia para instituições sociais como hospitais, escolas,<br />
clínicas, clínicas veterinárias;<br />
▪▪<br />
Redes pequenas para povoados, pequenas cidades, bases<br />
militares e reservas naturais;<br />
▪▪<br />
Energia para bombeamento de água;<br />
▪▪<br />
Iluminação pública e iluminação da sinalização rodoviária;<br />
▪▪<br />
Energia para usos portáteis.<br />
Número de pessoas sem acesso à eletricidade<br />
(em milhões)<br />
América Latina<br />
4 2<br />
27 8<br />
120<br />
África Subsaariana<br />
465<br />
108<br />
544<br />
<strong>As</strong> fronteiras, nomes e designações utilizados nos mapas incluídos nesta publicação<br />
não implicam a confirmação nem aceitação oficiais por parte da AIE.<br />
Nota: Mapa fora de escala.<br />
23<br />
Índia<br />
China<br />
381 281<br />
Fonte: Energy Poverty – How to make modern energy access universal? © OECD/IEA, 2010<br />
Fornecimento de calor<br />
12<br />
8<br />
Outros países asiáticos<br />
em desenvolvimento<br />
59<br />
40<br />
328 212<br />
População mundial sem acesso à eletricidade<br />
1,441 1,213<br />
214 161<br />
1.227 1.052<br />
2009 2030<br />
Rural<br />
Urbana<br />
<strong>As</strong> <strong>energias</strong> renováveis também podem agir como agentes<br />
fornecedores de aquecimento. Os sistemas solares térmicos<br />
podem suprir água quente para casas, hotéis ou hospitais<br />
e ainda fornecer ou gerar aquecimento para uso industrial,<br />
enquanto o biogás pode ser utilizado para cozinhar.<br />
Escolha da tecnologia<br />
Em muitos casos, o uso das <strong>energias</strong> renováveis é economicamente<br />
rentável e alguns sistemas podem ser integrados<br />
à rede elétrica se esta for posteriormente ampliada. A escolha<br />
da tecnologia apropriada é essencial para o êxito do projeto.<br />
<strong>As</strong> <strong>tecnologias</strong> devem de serem escolhidas com base em<br />
uma avaliação completa da demanda atual e futura, das fontes<br />
de energia localmente disponíveis e dos custos de instalação,<br />
manutenção e operação do sistema.<br />
Phocos AG<br />
Steca Elektronik GmbH<br />
Phocos AG<br />
Fraunhofer ISE<br />
Phocos AG<br />
Phocos AG<br />
Steca Elektronik GmbH<br />
Phocos AG<br />
Phaesun GmbH<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.juwi.com www.phocos.com www.sma-solar.com www.smart-energy.ag
Energias Renováveis<br />
Photovoltaics<br />
não ligadas à rede<br />
Energia Solar<br />
Painéis fotovoltaicos<br />
A tecnologia fotovoltaica gera eletricidade diretamente a partir<br />
da luz solar. Os sistemas fotovoltaicos podem ser utilizados<br />
de maneira eficaz em quase todas as partes do mundo e<br />
muitas vezes são a forma mais rentável de gerar eletricidade.<br />
Os sistemas estão disponíveis em vários tamanhos, de pequenas<br />
lanternas solares portáteis até sistemas solares domésticos<br />
e de maior dimensão que fornecem energia a empresas,<br />
hospitais e outras instituições. <strong>As</strong> redes de maior dimensão<br />
são capazes de fornecer energia a vários edifícios, a um<br />
povoado ou mesmo a uma pequena cidade. Na maioria dos<br />
sistemas não conectados à rede, a eletricidade é armazenada<br />
em baterias e utilizada quando necessária. Contudo, em sistemas<br />
de maior porte, em que geradores convencionais fornecem<br />
a carga de base, baterias podem ser dispensadas. Nos<br />
sistemas menores (aproximada- mente < 100 W ) é fornecida<br />
energia em CC (corrente continua) em vez de CA (corrente<br />
alternada).<br />
Sistemas solares domésticos<br />
Os sistemas solares domésticos fornecem energia aos lares,<br />
por exemplo, para iluminação, rádio, televisão, refrigeração,<br />
telefones, celulares, ventilação, computadores, máquinas de<br />
costura, etc. Estes sistemas são compostos de um módulo<br />
solar, uma bateria e um controlador de carga e fornecem eletricidade<br />
em corrente contínua para os aparelhos domésticos.<br />
É conveniente utilizar eletrodomésticos energeticamente<br />
eficientes, tais como lâmpadas econômicas ou de LED ou,<br />
ainda, refrigeradores alimentados por corrente contínua,<br />
que consomem pouca energia. Se for necessário, um inversor<br />
pode ser integrado ao sistema para permitir o funcionamento<br />
dos eletrodomésticos em corrente alternada. Os sistemas<br />
solares domésticos estão disponíveis em unidades totalmente<br />
integradas e compactas. A potência e a capacidade são adaptadas<br />
a necessidades específicas. <strong>As</strong> vantagens são: tecnologia<br />
avançada, funcionamento simples, instalação fácil, pouca<br />
manutenção e sistemas pré-pagos facilmente integrados.<br />
Abastecimento sustentável de água<br />
nas zonas rurais<br />
Os sistemas que utilizam a energia fotovoltaica podem garantir<br />
tanto água potável como para irrigação e para o gado em<br />
áreas remotas afastadas de rede elétrica. Bombas de água<br />
movidas a energia fotovoltaica têm funcionado a contento<br />
por muitos anos, bombeando água de superfície ou subterrânea,<br />
mesmo a grandes profundidades. Um gerador solar fornece<br />
energia diretamente a bombas centrífugas ou de membrana.<br />
Aqui, a bateria é substituída por um reservatório de<br />
água, a partir do qual a água é armazenada pode ser utilizada<br />
em qualquer momento. Existem também sistemas híbridos<br />
que integram as <strong>energias</strong> solar e eólica ao armazenamento<br />
em bateria. A eletricidade solar produzida durante o dia é<br />
armazenada e disponibilizada à noite e durante os períodos<br />
de mau tempo. Um controlador de carga monitora o nível<br />
da bateria e protege contra sobrecarga ou descarregamento<br />
completo. A água pode ser purificada através de microfiltros<br />
altamente eficazes ou equipamento ultravioleta, não sendo<br />
necessário adicionar qualquer tipo de produto químico. Os<br />
processos de energia solar térmica, assim como os sistemas<br />
de osmose inversa alimentados por energia fotovoltaica, são<br />
utilizados para a dessalinização da água do mar.<br />
juwi<br />
Fraunhofer ISE<br />
Phaesun GmbH<br />
Phaesun GmbH<br />
SMA Solar Technology AG<br />
SMA Solar Technology AG<br />
Inversor independente<br />
da rede<br />
Inversor independente da rede<br />
com controlador do sistema<br />
de carregamento fotovoltaico<br />
e bloco de bateria<br />
Bateria<br />
Bomba de<br />
água solar<br />
Energiebau Solarstromsysteme GmbH<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.juwi.com www.phocos.com www.sma-solar.com www.smart-energy.ag
Energias Renováveis<br />
Photovoltaics<br />
não ligadas à rede<br />
Outras Tecnologias e Sistemas Híbridos<br />
ANDRITZ HYDRO<br />
Johannes Hübner –<br />
Fabrik elektrischer Maschinen GmbH<br />
Energiebau<br />
Energia Eólica<br />
Turbinas eólicas de pequeno e médio porte (com rotores de<br />
diâmetro de aproximadamente até 20m e potência nominal<br />
de 100 kW) podem ser utilizadas em vários sistemas não<br />
conectados à rede. Como o desempenho das turbinas eólicas<br />
está diretamente relacionado com a quantidade de ventos<br />
disponível, o ideal seria que o vento fosse monitorado durante<br />
o período de um ano, utilizando-se equipamento especializado.<br />
É necessário saber exatamente qual o padrão anual da<br />
velocidade do vento no local, associando este fator à curva de<br />
energia da turbina eólica, permitindo assim calcular a geração<br />
de energia em diferentes épocas do ano.<br />
Energia hidráulica<br />
Os sistemas de energia pico-hídrica e micro-hídrica geram<br />
eletricidade a partir da água corrente e estão disponíveis em<br />
uma grande variedade de configurações, sendo que alguns<br />
necessitam de elevados fluxos de água (uma queda de água<br />
vertical de 10 a 20 m no mínimo), enquanto outros são concebidos<br />
para as águas correntes mais lentas dos rios. A energia<br />
pico-hídrica é normalmente utilizada em sistemas de até<br />
cerca de 5 kW. Picossistemas de menor porte são frequentemente<br />
utilizados para carregar baterias, mas grande parte da<br />
eletricidade gerada pelos sistemas de energia pico-hídrica e<br />
micro-hídrica é utilizada diretamente. Onde existirem cursos<br />
de água apropriados, a energia hidráulica normalmente produz<br />
energia elétrica com um custo mais baixo do que a energia<br />
eólica ou fotovoltaica.<br />
Energia solar térmica<br />
A tecnologia solar térmica coleta o calor do sol para fornecer<br />
energia térmica. Pode fornecer água quente a hotéis, hospitais<br />
e lares, assim como aquecimento para a indústria. Os<br />
coletores solares captam o calor e o armazenam, normalmente<br />
em reservatórios de água com isolamento para utilização<br />
posterior, apesar de alguns sistemas utilizarem diretamente<br />
o aquecimento gerado. Existe uma grande variedade<br />
de coletores: de placa lisa, tubos à vácuo e, às vezes, espelhos<br />
parabólicos. Um sistema de aquecimento de água a energia<br />
solar devidamente projetado pode fornecer até 60–80%<br />
da demanda por aquecimento, dependendo da localização.<br />
Fogões solares também se encontram disponíveis. A energia<br />
solar de concentração utiliza o calor do sol para gerar energia<br />
elétrica, normalmente através de vapor, podendo também<br />
ser utilizada em pequenas redes.<br />
Bioenergia<br />
A bioenergia provém de detritos animais e de plantas que,<br />
através da fotossíntese, armazenam de forma eficaz a energia<br />
solar. Madeira, resíduos orgânicos, estrume e outras substâncias<br />
de origem vegetal ou animal podem ser utilizadas<br />
para produzir combustíveis sólidos, líquidos e gasosos para<br />
a geração de calor e de energia. A energia liberada durante a<br />
combustão de biomassa sólida nos sistemas de aquecimento<br />
modernos é utilizada de forma bastante eficaz. A biomassa<br />
sólida pode ser utilizada para gerar eletricidade em centrais<br />
termoelétricas. O biogás, que pode ser utilizado na cozinha, é<br />
produzido pela fermentação de substâncias orgânicas em um<br />
ambiente sem ar nem oxigénio (processo de digestão anaeróbica<br />
ou biogasificação). Também pode ser utilizado em centrais<br />
termoelétricas para produzir eletricidade e calor com<br />
um nível bastante elevado de eficiência. Os biocombustíveis<br />
líquidos são adequados para fins de mobilidade e geração<br />
de eletricidade, sendo que alguns também podem ser utilizados<br />
na cozinha. O óleo de jatropha, por exemplo, é utilizado<br />
como substituto dos combustíveis fósseis e pode ser usado<br />
também para gerar eletricidade. Esta planta adapta-se bem<br />
às regiões quentes e secas, ajuda a prevenir a erosão do solo,<br />
tem um elevado conteúdo de óleo (25–35%), cresce em solos<br />
que não são adequados para o cultivo de alimentos e pode ser<br />
uma fonte de combustível durante 30 anos.<br />
Sistemas híbridos<br />
Os sistemas híbridos são sistemas elétricos não conectados<br />
à rede que combinam mais de uma fonte de energia e não só<br />
podem ser sutilizados para fornecer energia em locais afastados<br />
da rede elétrica geral como também são capazes de lidar<br />
com demandas energéticas de maior porte. A conexão com<br />
dispositivos e geradores de energia alimentados por corrente<br />
alternada permite que seja construído ou ampliado um sistema<br />
com componentes padronizados, de forma flexível e<br />
modular. Os sistemas híbridos diesel/ fotovoltaico e diesel/<br />
eólico são comuns, sendo que o diesel convencional pode ser<br />
substituído pelo biodiesel. É possível ainda integrar a energia<br />
hidráulica a estes sistemas. Sistemas híbridos de maior<br />
porte que utilizam um gerador a diesel convencional podem<br />
funcionar a custos mais baixos do que as estações que funcionam<br />
apenas com as unidades a diesel.<br />
GIZ/Michael Netzhammer<br />
Sistemas Scheffler produzindo vapor para cozinha solar na Índia. Gerador a diesel Gerador solar Inversor Baterias<br />
de bateria<br />
Inversor<br />
fotovoltaico<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.juwi.com www.phocos.com www.sma-solar.com www.smart-energy.ag
A ENERGIA RENOVÁVEL<br />
Photovoltaics<br />
EM CASA<br />
Geração de Eletricidade<br />
Diante das mudanças climáticas e dos combustíveis fósseis<br />
finitos, é cada vez mais relevante o uso de fontes energéticas<br />
eficientes e com menos impacto sobre o meio ambiente.<br />
É muito importante aumentar o uso de <strong>energias</strong> renováveis e<br />
aplicar conceitos alternativos para produção de energia principalmente<br />
em casa, já que é nela que se consome a maior<br />
parte da energia final para a geração de eletricidade e calor.<br />
Para isto, são necessárias soluções que reduzam ao mesmo<br />
tempo o consumo de energia, as emissões de CO e os custos<br />
2<br />
operacionais dos edifícios. Os produtos e serviços alemães<br />
para <strong>energias</strong> renováveis e construções eficientes são líderes<br />
de mercado em todo o mundo. Sistemas de aquecimento<br />
totalmente automatizados com pellets, placas solares térmicas<br />
para produção de calor ou ar condicionado, bombas<br />
de calor, sistemas de aquecimento geotérmico de superfície e<br />
módulos fotovoltaicos para a geração de eletricidade mediante<br />
energia solar podem ser facilmente integrados às residências<br />
para reduzir significativamente o consumo anual da<br />
energia utilizada no aquecimento, ventilação e ar condicionado.<br />
Além se poderem ser integrados aos edifícios de maneira<br />
visualmente harmônica, os sistemas fotovoltaicos proporcionam<br />
outro benefício adicional: as vigas de madeira voltadas<br />
para o sol podem ser equipadas com faixas fotovoltaicas<br />
para gerar eletricidade além de oferecer proteção contra<br />
a luz solar e o aquecimento excessivo. Também é possível a<br />
integração dos painéis fotovoltaicos em fachadas e telhados,<br />
onde o sistema funciona também como isolante térmico.<br />
Sistemas fotovoltaicos<br />
A energia fotovoltaica é a fonte de energia ecológica e eficiente<br />
mais usada nos edifícios. Os institutos alemães de investigação<br />
em energia fotovoltaica e a indústria trabalham continuamente<br />
no desenvolvimento de estruturas celulares e<br />
processos de produção para otimizar a aplicação e reduzir<br />
os custos. Como resultado, foi alcançada em muitos países a<br />
chamada “paridade de rede”, ou seja, o ponto a partir do qual<br />
geração de energia elétrica com origem renovável custa o<br />
mesmo que a energia elétrica convencional. Graças aos avanços<br />
das células solares orgânicas (OPV), o setor da energia<br />
fotovoltaica será ampliado com o passar dos anos. Por serem<br />
construídos com tecnologia de LED orgânicos (OLED), flexíveis<br />
e muito finos, os OPVs poderão ser facilmente integrados<br />
às janelas, grandes fachadas de edifícios ou aos carregadores<br />
de celulares.<br />
Atualmente, a maior parte da eletricidade fotovoltaica produzida<br />
nas casas alimenta a rede elétrica. Se o sistema fosse<br />
equipado com um sistema de gestão de energia inteligente<br />
junto com um acumulador, seria possível gerar eletricidade<br />
para melhorar o consumo doméstico, proporcionar uma<br />
fonte de alimentação independente da rede e diminuir os<br />
custos procedentes de fontes de energia convencional.<br />
Geração de eletricidade e calor<br />
Viessmann Werke GmbH & Co. KG<br />
A geração simultânea de eletricidade e calor é possível graças<br />
às centrais combinadas, em que um motor aciona um gerador<br />
para a produção de eletricidade e o calor resultante é utilizado<br />
para aquecimento de ambientes de da água. Quando a<br />
produção combinada de eletricidade e calor é realizada através<br />
de um sistema descentralizado e não em centrais de energia,<br />
trata-se de um sistema descentralizado de cogeração de<br />
calor e eletricidade, cujos microssistemas são mais adequados<br />
para o uso doméstico. Estes cobrem o segmento mais<br />
baixo da produção combinada de calor e eletricidade (0,8–<br />
10 kW) e são conhecidos como “aquecedores geradores de<br />
eletricidade”, fornecendo energia para os pequenos imóveis<br />
privados e adequados principalmente para as residências<br />
individuais, edifícios vizinhos e pequenas empresas. Estes<br />
sistemas são desenhados para suprir uma demanda equilibrada<br />
por eletricidade e calor em residências individuais.<br />
Viessmann Werke GmbH & Co. KG<br />
PV Inverter<br />
Grid<br />
Main Distritbution<br />
Cabinet<br />
Backup Applicances (USV)<br />
SMART ENERGYSYSTEMS INTERNATIONAL AG<br />
PV Meter<br />
Bidirectional<br />
Meter<br />
Energy Manager<br />
Household<br />
Appliances<br />
Bidirectional<br />
Battery Inverter<br />
Battery Bank<br />
(48V)<br />
SMART ENERGYSYSTEMS<br />
INTERNATIONAL AG<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.smart-energy.ag
A ENERGIA RENOVÁVEL<br />
Photovoltaics<br />
EM CASA<br />
Geração de Calor e Frio<br />
Viessmann Werke GmbH & Co. KG<br />
Viessmann Werke GmbH & Co. KG KBB Kollektorbau GmbH Wagner & Co, Cölbe<br />
Independe de ser uma casa própria ou de aluguel, os custos<br />
de aquecimento e ar condicionado pesam cada vez mais no<br />
orçamento doméstico: na Alemanha, por exemplo, o preço da<br />
eletricidade destinada ao aquecimento aumentou em média<br />
161% entre os anos de 1995 e 2012. O uso do aquecimento ou<br />
do ar condicionado procedente de fontes renováveis de energia<br />
alivia tanto o bolso quanto o ambiente, já que impede a<br />
queima de combustíveis fósseis e reduz assim as emissões de<br />
gás do efeito estufa, principalmente o dióxido de carbono. <strong>As</strong><br />
pessoas que mudam de tipo de aquecimento e refrigeração<br />
para fontes de energia renováveis ganham não só mais segurança<br />
diante dos aumentos dos preços, mas também agem<br />
mais responsavelmente para com as futuras gerações, contribuindo<br />
com a proteção mundial do clima.<br />
Energia solar térmica para a água quente,<br />
a refrigeração e o aquecimento.<br />
Os coletores solares de uma central solar térmica absorvem a<br />
radiação solar e a convertem em calor. O calor solar é utilizado<br />
normalmente para aquecer a água do chuveiro e da pia ou<br />
para ajudar no aquecimento. <strong>As</strong> instalações solares que produzem<br />
tanto calor como frio usando a radiação solar estão<br />
incluídas nas inovações do setor da energia solar. Os sistemas<br />
de esfriamento modernos convertem diretamente o<br />
calor da luz solar em frio. A vantagem da refrigeração solar<br />
é que não consomem muita energia como ocorre com os sistemas<br />
convencionais de ar condicionado. Isto é interessante,<br />
sobretudo para os países do sul, onde durante os meses<br />
quentes de verão se consome ate 80% da eletricidade para<br />
climatizar os edifícios. Esta tecnologia se baseia em coletores<br />
parabólicos que focalizam a luz, em um sistema que usa o<br />
mesmo principio de um refrigerador: o calor absorvido pelo<br />
coletor é utilizado como energia para a produção de ar frio.<br />
Uma vantagem particular desta tecnologia é que a refrigeração<br />
é produzida ao mesmo tempo em que o sol brilha, eliminando<br />
assim a necessidade de armazenamento prolongado<br />
do calor ou frio.<br />
A energia solar pode fornecer a maior parte da energia necessária<br />
para a refrigeração e, quando esta não for necessária,<br />
os coletores redistribuem a energia para o sistema de aquecimento<br />
ou para esquentar a água. <strong>As</strong> empresas alemãs são<br />
pioneiras no desenvolvimento de <strong>tecnologias</strong> avançadas para<br />
o uso da energia solar em todo o mundo.<br />
Energia geotérmica<br />
Além disso, bombas de calor subterrâneas ou instaladas na<br />
superfície podem ser utilizadas como fontes de calor. Estas<br />
bombas capturam o calor de uma fonte externa – como o<br />
solo, as águas subterrâneas ou o ar – e o libera no sistema<br />
de aquecimento. Para isso, aumentam o nível de temperatura<br />
para que o calor possa ser utilizado no aquecimento. Para<br />
conseguir este aumento de temperatura, o dispositivo precisa<br />
de uma energia motora que possa ser fornecida juntamente<br />
com eletricidade ou sistemas fotovoltaicos. <strong>As</strong> bombas de<br />
calor também podem ser utilizadas seguindo o princípio da<br />
inversão para refrigerar o ar durante o verão.<br />
Biomassa<br />
O calor também pode ser obtido de pellets e lascas de madeira,<br />
lenha ou biogás. Os pellets de madeira, cujo uso tem<br />
aumentado consideravelmente nos últimos anos, são muito<br />
adequados para o aquecimento e portanto, uma alternativa<br />
aos combustíveis fósseis. Dependendo do combustível e do<br />
uso previsto, existem diferentes fornos que utilizam madeira<br />
para o fornecer calor. Os três diferentes sistemas de aquecimento<br />
com pellets de madeira mais geralmente utilizados<br />
se diferenciam principalmente pela capacidade de potência.<br />
Pequenos fornos (de 2 até 10 kW) são utilizados para gerar<br />
aquecimento para as casas. Ao instalar uma bolsa de água<br />
nas pequenas estufas, estas podem ser integradas ao sistema<br />
de aquecimento existente e completar, por exemplo, um sistema<br />
solar térmico. <strong>As</strong> estufas modernas dispõem de fornecimento<br />
automático de pellets de madeira. Sistemas de aquecimento<br />
de grande dimensão – com potência de até 70kW e<br />
instalados em salas independentes de aquecimento – podem<br />
ser utilizados para gerar calor e aquecer água em grandes<br />
ambientes. Os aquecedores centrais dispõem de um grande<br />
reservatório de pellets ou os pellets são introduzidos direto<br />
de um compartimento separado. Além de tudo isto, as caldeiras<br />
também são combinadas para gerar aquecimento tanto<br />
com pellets de madeira quanto com lenha.<br />
Perspectivas<br />
Viessmann Werke GmbH & Co. KG<br />
Para atender à crescente demanda por energia elétrica e térmica<br />
é necessário aumentar o grau de automação e controle.<br />
Nos edifícios e casas, a tecnologia de medição, controle,<br />
regulação e a tecnologia informática se unirão em um complexo<br />
sistema de informação e comunicação. O funcionamento<br />
de tais sistemas é um fator decisivo para a competitividade.<br />
O uso das capacidades de armazenamento de frio e calor<br />
dos edifícios, a otimização da estrutura (isolamento, proteção<br />
de calor/frio), a integração de armazenamento adicional e o<br />
uso de processos combinados (geração de calor e eletricidade)<br />
ganham cada vez mais importância. <strong>As</strong> empresas alemãs<br />
oferecem inúmeras soluções para toda a cadeia de valor nesta<br />
área e continuam realizando pesquisas ativamente.<br />
www.renewables-made-in-germany.com<br />
ENERGYSYSTEMS<br />
www.smart-energy.ag