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POSSIBILIDADES TECNOLÓGICAS DAS FONTES RENOVÁVEIS (ALTERNATIVAS) DE ENERGIA

VI SEMINÁRIO INTERNACIONAL DO SETOR DE ENERGIA ELÉTRICA Integração Energética na América Latina 28 a 30 de Agosto de 2011 Foz do Iguaçú – PR / Brasi l. POSSIBILIDADES TECNOLÓGICAS DAS FONTES RENOVÁVEIS (ALTERNATIVAS) DE ENERGIA. Prof. Dr. Ennio Peres da Silva

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POSSIBILIDADES TECNOLÓGICAS DAS FONTES RENOVÁVEIS (ALTERNATIVAS) DE ENERGIA

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  1. VI SEMINÁRIO INTERNACIONAL DO SETOR DE ENERGIA ELÉTRICA Integração Energética na América Latina 28 a 30 de Agosto de 2011 Foz do Iguaçú – PR / Brasil POSSIBILIDADES TECNOLÓGICAS DAS FONTES RENOVÁVEIS (ALTERNATIVAS) DE ENERGIA Prof. Dr. Ennio Peres da Silva Laboratório de Hidrogênio da UNICAMP Instituto de Física “Gleb Wataghin” Universidade Estadual de Campinas

  2. Fontes de energia

  3. Fontes convencionais e alternativas DEFINIÇÕES: Fontes convencionais de energia: aquelas que atualmente são utilizadas com elevada intensidade (quantitativamente) e representam percentagens importantes da matriz energética. Fontes alternativas de energia: aquelas que atualmente são utilizadas com baixa intensidade (quantitativamente) e não aparecem ou aparecem em percentagens insignificantes na matriz energética. Observações: 1-Fontes consideradas convencionais em alguns países podem ser alternativas em outros, pois dependem de suas participações nas matrizes energéticas, que são diferentes em cada caso. 2- Fontes consideradas alternativas em uma determinada época podem ser convencionais em outras, e vice versa, pois os usos das fontes em cada país evoluem no tempo.

  4. Fontes e desenvolvimento tecnológico • Fontes convencionais: • mais desenvolvidas; • melhor adaptadas e testadas; • menores possibilidades de inovação. • Fontes alternativas: • menos desenvolvidas; • necessitam de avanços tecnológicos; • maiores possibilidades de inovação.

  5. Produção mundial de energia por fonte Key World Energy Statistics 2008, IEA, 2008

  6. Consumo mundial de energia por fonte Fontes Renováveis SUSTENTABILIDADE Fontes Não Renováveis INSUSTENTABILIDADE

  7. Oferta de energia no Brasil por fonte Ano: 2009 http://www.mme.gov.br/mme/galerias/arquivos/publicacoes/BEN/3_-_Resenha_Energetica/Resenha_Energetica_2009_-_PRELIMINAR.pdf

  8. Fontes renováveis no Brasil • Principais fontes renováveis convencionais no Brasil em 2009: • Biomassas (etanol; lenha; carvão vegetal) (78,0 Mtep) • Hidráulica (37,0 Mtep equivalente a 390.988 GWh) • Principais fontes renováveis alternativas no Brasil em 2009: • Geotérmica (uso exclusivo para aquecimento) • Solar (térmica e fotovoltaica) (cerca de 20 MW fotovoltaicos) • dos Oceanos (ondas; marés e térmica) (em pesquisa) • Biomassas (biogás; gaseificação) (biogás:  40 MW de aterros) • Fontes renováveis em transição no Brasil em 2009: • Eólica (1.238 GWh) • Biodiesel (1.608 mil m3 equivalentes a 0,6% do total da matriz) 47,2%

  9. Consumo de energia e emissões de CO2 Key World Energy Statistics 2008, IEA, 2008

  10. O consumo de energia e o meio ambiente

  11. O consumo de energia e o meio ambiente http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/co2_data_mlo.html

  12. O consumo de energia e o meio ambiente http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

  13. O consumo de energia e o meio ambiente http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/globtemp.html

  14. O consumo de energia e o meio ambiente Emissões mundiais de CO2 por região, 1970 - 2020 Fonte: Histórico: Energy Information Administration (EIA), Office of Energy Markets and End Use, International Statistics Database and International Energy Annual 1999, DOE/EIA-219(99) (Washington, DC, January 2001). Projeções: EIA, World Energy Projection System (2001).

  15. O consumo de energia e o meio ambiente Conseqüências do aumento da temperatura da biosfera da Terra: - aumento do nível do mar; - alteração no suprimento de água doce; - maior número de ciclones; - tempestades de chuva e neve fortes e mais freqüentes; - forte e rápido ressecamento do solo. Fonte: Efeito Estufa e a Convenção sobre Mudança do Clima, MCT, 1999.

  16. O consumo de energia e o meio ambiente • Alternativas para a redução dos impactos ambientais: • (sem reduzir o padrão de consumo de energia) • Melhorar o uso das fontes fósseis (maior eficiência) • e/ou • Aumentar a participação das fontes renováveis convencionais • e/ou • Desenvolvimento das fontes renováveis alternativas

  17. Fontes renováveis no Brasil • Principais convencionais: • Hidráulica • Biomassas (lenha; etanol; carvão vegetal) • Principais alternativas: • Geotérmica • Solar fotovoltaica • Dos oceanos (ondas; marés e térmica) • Biomassas (biogás; gaseificação) • Em transição: • Eólica • Biodiesel

  18. Incremento das fontes renováveis e alternativas • Justificativas: • Redução da oferta de petróleo (futuramente) • Segurança no suprimento • Emissões de gases de efeito estufa • Necessidade de aumento das eficiências de conversão • Restrições sociais ao uso da energia nuclear • Dificuldades técnicas da fusão nuclear

  19. Fontes renováveis (alternativas) Biomassas

  20. Biomassas: etanol convencional Etanol de Primeira Geração:

  21. Biomassas: etanol alternativo Etanol de Segunda Geração: hidrólise “Em busca da enzima filosofal”

  22. Biomassas: etanol alternativo Etanol de Segunda Geração: hidrólise

  23. Óleo Diesel Biodiesel Óleo combustível 5900 l/ha 400 l/ha 4000 l/ha 1200 l/ha A energia da biomassa: biodiesel

  24. A energia da biomassa: biodiesel Matérias primas para a produção de biodiesel

  25. Biomassas: biodiesel Potencial brasileiro

  26. Biomassas: biodiesel Áreas a serem impactadas pela produção intensiva dos biocombustíveis • Impactos negativos: • Uso intensivo do solo • Consumo de água • Pressão sobre áreas de florestas • Competição por áreas agriculturáveis • Pressão sobre áreas indígenas ou de proteção ambiental

  27. Biomassas: Biorefinarias O conceito de Biorefinarias:

  28. Biomassas: Biorefinarias O conceito de Biorefinarias:

  29. Fontes renováveis (alternativas) Solar Fotovoltaica

  30. A energia solar fotovoltaica Primeira geração: Uma única junção p-n; placas de silício mono ou policristalino; tecnologia comercial dominante. Segunda geração: Uso de películas finas: silício amorfo, silício poli-cristalino ou micro-cristalino, telureto de cádmio; mais baratas e menos eficientes. Terceira geração: Junção p-n depende do semicondutor: células fotoeletroquímicas (corantes) e células de nanocristais. Células multi-junção: Várias camadas de semicondutores diferentes, com diferentes junções p-n, absorvendo largo espectro de frequências.

  31. A energia solar fotovoltaica no mundo

  32. A energia solar fotovoltaica no mundo

  33. A energia solar fotovoltaica no mundo www.epia.org/datafigures/europe.html

  34. A energia solar fotovoltaica no mundo www.meti.go.jp/.../renewable/ref2001.html

  35. A energia solar fotovoltaica no mundo

  36. A energia solar fotovoltaica no mundo

  37. Tecnologias em desenvolvimento Concentradores parabólicos http://ipdmhg0364atl2.pubip.peer1.net/files/images/figure3.screen.gif Luz Corporation (Mojave, California, USA)

  38. Tecnologias em desenvolvimento Torres solares http://3.bp.blogspot.com/_b5hcKABPlGI/TOIkXgA0V9I/AAAAAAAAjzI/HqsBPbLhLZs/s400/6-909o.png

  39. Fontes renováveis (alternativas) Eólica

  40. A energia eólica

  41. A energia eólica no mundo Potência instalada:

  42. A energia eólica no mundo

  43. A energia eólica no mundo

  44. A energia eólica no mundo Evolução dos custos de instalação:

  45. Interação entre as fontes renováveis Hidrogênio

  46. Maior participação das fontes renováveis Formas de energia diretamente produzidas pelas fontes: • HIDRÁULICA:....................... energia elétrica (comercial) • GEOTÉRMICA:...................... energia elétrica (comercial) • EÓLICA:................................. energia elétrica (comercial) energia mecânica (comercial) • SOLAR FOTOVOLTAICA:... energia elétrica (comercial) • SOLAR TÉRMICA:................ energia elétrica(em desenvolvimento) energia térmica (comercial) • BIOMASSA:............................ energia elétrica (comercial) energia térmica (comercial) combustíveis (comercial / desenvolv.) • DOS OCEANOS:.................... energia elétrica (marés: comercial; (marés, ondas, térmica)outras: desenvolv.)

  47. Maior participação das fontes renováveis Produção de combustíveis através das fontes renováveis: • Energia elétrica: - combustíveis sintéticos (metanol) - eletrólise da água (H2) • Combustíveis de biomassas: - madeira (sol.) - carvão vegetal (sol.) - etanol (liq.) - biodiesel (liq.) - gás de síntese (gas.) - biogás (gas.)

  48. A geração do hidrogênio via FRE

  49. Melhor uso das fontes de energia Tecnologias de conversão: Fonte: BAUEN, A.; HART, D. Assessment of the environmental benefits of transport and stationary fuel cells; Journal of Power Sources, Vol. 86, pgs. 482-494, Março/2000.

  50. Aplicações estacionárias das CaCs Características principais: • Potência: 200 kWe • Instalação: US$ 4,750 kW-1 • Ideal: US$ 1,710 kW-1 • Custos: US$ 70 por MWh(GN, manutenção) • Consumo: 247 m3porMWh • Total: 73% (eletricidade e calor) • Fonte: CENEH baseado emcomunicação com o LACTEC PAFC, Modelo PC25 - UTC Fuel Cells

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