Energias Renovaveis, Gera~ao Distribuida e Eficiencia ...

Energias Renovaveis, Gera~ao Distribuida e Eficiencia Energetica

Organizador

Jose Roberto Simoes Moreira

Colaboradores

Alberto Hernandez Neto

Alessandra Camilla do Amaral

Bruno Medeiros Leite

Claudio Roberto de Freitas Pacheco

Daniel Setrak Sowmy

Demetrio Cornilios Zachariadis

Eduardo Ioshimoto

Eduardo Seiji Yamada

Eliane Aparecida Faria Amaral Fadigas

Enio Kato

Gustavo de Andrade Barreto

Hirdan Katarina de Medeiros Costa

Ivan Eduardo Chabu

Javier Farago Escobar

Jose Aquiles Baesso Grimoni


Julia da Rosa Howat Rodrigues

Laiete Soto Messias

Leticia de Oliveira Neves

Marcelo da Silva Rocha

Marcos de Mattos Pimenta

Marilin Mariano dos Santos

Maury Sergio Lima e Silva

Naraisa Moura Esteves Coluna

Patricia Helena Lara dos Santos Matai

Roberto Castro

Ronaldo Andreos

Suani Teixeira Coelho

Tiago Gonyalves Goto

Vanessa Pecora Garcilasso

Vinic ius Eduardo Ribas

Virginia Parente

LTC

SUMARIO

Capitulo 1

Capitulo 2

Energia e Panorama Energetico ....................................................................................................... 1

Jose Roberto Simoes Moreira Jose Aquiles Baesso Grimoni Marcelo da Silva Rocha

1.1 0 Sol e as fontes de energia ..................................................................................................................... I

1.1.1 Formas de energia .................................................................................................................... 2

1.2 Cadeias energeticas .................................................................................................................................. 6

1.3 Matriz energetica mundial e brasileira .............. ..... ......... .................... ...... ..... ..... ..... ..... ..... ... ..... ..... ...... ... 7

1.3.1 Matriz energetica mundial ........... .. ... .. ... .... ........... .. ... .. ... .. ... .. ........ .. ... .. ... .. .... .. .. ......... .. .. .. ........ 7 1.3.2 Matriz energetica brasileira ......... .. ... .. .... ..... .. ....... .. ......... .. ... .. ... .. ........ .. .. .. ....... .. ... ... ................ 9

1.4 Salanyo da energia mundial e brasileira .......................................... .. ... ..................... .. ............................ 9

1.4.1 Sintese do balanyo energetico mundial .................................................................................... 9 1.4.2 Sintese do balanyo energetico brasileiro .... .. ... .. ... .. ............. .. ................................................. 10

1.5 0 que 0 futuro nos reserva? ................................................................................................................... 10

1.5.1 Possibilidades futuras de energia .................... .. .................. .. ................................................. II

Elementos de Engenharia Termodinamica .................................................................................... 14


2.1 Conceituayao da tennodiniimica ................... .. ..... ... .. ... .. ....................... .. .... .. ...... ... .. ... ...... .. ... .. ....... .. ... .... 14

2.2 Propriedades tennodiniimicas ........................................ .. .... .. ... .. ... .. ...................... .. ......................... .. ... 14

2.2.1 Temperatura e escalas de temperatura ............. .. ..................................... .. ..................... .. .. .. ... 14 2.2.2 Pressao .... .................... ....... ............................................. .. .. ... ... .. ........... .. ... .. ........ .. ................ 15 2.2.3 Volume especifico e densidade .............. .. ...................... .. .... .. ... .............. .. ....... .. .. .... ............... 15 2.2.4 Energia intema e entalpia ...................... .. ....................... .. ........................... .. .......... .. ............. 15

2.3 Substiincia pura e diagramas tennodiniimicos .............. .. ... ....... .. ........ .. ............ .. ........ .. ......................... 16

2.3.1 Propriedades e tabelas tennodiniimicas ................................................................................. 16 2.3.2 Equayao de estado, gas perfeito ....................................................... .. ... .. ...................... ......... 18 2.3.3 CaJores especificos ..................................... .. .......................................................................... 19

2.4 Lei de conservayao da massa ou da continuidade .............................. , ................................................... 19

2.5 Lei de conservayao da energia ou Primeira Lei da Tennodiniimica ............................ ........................... 21

2.6 Segunda Lei da Tennodiniimica ............................................................................................................. 23

2.6.1 A entropia e seu uso em volumes de controle .............. .. .................. .. ........................ .. .......... 23

2.7 Processos tennodiniimicos ............................................................................... .. ...... .. ... .. ....... .. ... .. ... .. .... 24

2.7.1 Diagrama temperatura-en tropia e uso de tabelas .... .. ... .. ... .. ..... ... .. ........... .. ........ .. ... .. ... ... .. ..... 24 2.7.2 Variayao da entropia em um gas perfeito ........................ .... ... .. .... .. ..... .. ... .. ........ .. ...... .. ... .. ..... 25 2.7.3 Processo politr6pico reversivel para um gas perfeito ....... .. .... .. ..... .. ........ .. ........ .. ...... .. .......... 25

2.8 Calculo de trabalho em algumas maquinas ....................................... .. ........... .. ... .. ... .. ... .. ................ .. ..... 26

2.8.1 Sombas ......................................................... ....... .......... ............ ................ ........... ............ ...... 26 2.8.2 Compressores ...................... ... .. .. .... .. .. .. ........ .. .... .. ................ .. ......... .. ........ ..... ... .. .. .. .... .... .. ..... 27 2.8.3 Turbinas e expansores ........ .. ... .. ... .. .. .. ... ... .... .. .. .. ... .. .. .. ........ .. .... .. ... .. ............ .. .. .. .. .. .... .. .......... 29

xviii SUMARIO

Capitulo 3

Capitulo 4

Maquinas e Processos de Transforma~ao de Energia Termica .................................................... 32

Jose Roberto Simoes Moreira Marcos de Mattos Pi menta

3.1 Cicio tennico de Camot ..................................... ................. ........................ ....... .................................... 32

3.1.1 Cicio de Camot ...................................................................................................................... 33

3.2 Cicio de Rankine .................................................................................................................................... 35

3.2.1 Cicio de Rankine simples ....................................................................................................... 35 3.2.2 Cicio de Rankine com superaquecimento .............................................................................. 36 3.2.3 Cicio de Rankine com reaquecimento .................................................................................... 37 3.2.4 Cicio de Rankine regenerativo com aquecedores de mistura ................................................. 39 3.2.5 Perdas no cicio de Rankine .................................................................................................... 39 3.2.6 Cicio orgiinico de Rankine ....................................... .............................................................. 41

3.3 Cicio de Brayton .................................................................................................................................... 42

3.3.1 Cicio de Brayton simples ....................................................................................................... 43 3.3.2 Cicio de Brayton simples com ineficiencias ......................................................................... .45 3.3.3 Cicio de Brayton com regenerador ou recuperador de calor.. ............................................... .47

3.4 Motores de combustao intema (MCI) a pistao de movimento alternativo ............................................. 47

3.4.1 Principais fenomenos que ocorrem em urn MCI e ciclo-padriio a ar ..................................... 48 3.4.2 Cicio meciinico do motor de 4 tempos, igni<yao por centelha e processos

tennodiniimicos .............................................................................................. .............. .. ........ 48

3'.5 Cicio de Otto .................................................................................................................. ......... ............... 49

3.5.1 Aspectos principais em que 0 cicio a ar de Otto se afasta do motor reaL ............................. 50

3.6 Cicio de Diesel ............................................................................................................................. .......... 50

3.6.1 Cicio combinado Brayton-Rankine ...... .................................................................................. 52 3.6.2 Cicio combinado - configura<y6es .......................................................................................... 53 3.6.3 Cicio combinado - caldeira de recupera<yiio .................................................. ......................... 54

3.7 Cicio de refrigera<yiio por compressiio a vapor. ...................................................................................... 55

3.7.1 Ciclo-padrao de compressiio meciinica a vapor ..................................................................... 55 3.7.2 Bombas de calor ..................................................................................................................... 57 3.7.3 Recupera<yiio de calor ............................................................................................................. 58

3.8 Ciclos de absor<yiio de calor .................................................................................................................... 58

3.9 Celulas a combustive I ................ .. ........ .. ..... ....................................................... ....... ............................. 62

Combustao e Combustiveis ............................................................................................................ 64

Marilin Mariano dos Santos Patricia Helena Lara dos Santos Matai Laiete Soto Messias

4.1 Fontes de energia ..................................................................... .. ............................................................. 64

4.2 Principais combustiveis ........................................................................ ............ ....................... ............... 65

4.2.1 Combustiveis oriundos de fontes renovaveis de energia ........... .. .......... .. ... .. .. ... .... .. .... .. ........ 65 4.2.2 Combustive is oriundos de fontes niio renovaveis ................ .. ... .... ... .. ...... .... ...... .. ........ .... ...... 66

4.3 Conceitos de combustao, estequiometria e excesso de ar ................................. .. ................. .... ...... .. ...... 67

4.3.1 Combustao, estequiometria e excesso de ar ................ .. .................... .. ........... .. ........... .. ........ 67 4.3.2 Estequiometria e raziio de equivalencia (¢) ............................................ .. ............................. 71

4.4 Produtos de combustiio .......................................................................................................................... 71

4.4.1 Vapor de agua nos gases de combustiio ....................... .. ......................................................... 72 4.4.2 Concentra<yiio de CO2 nos gases de combustao ...................................................................... 72

4.5 Entaipia de combustao e poder caiorifico .............................................................................................. 72

4.5.1 Entalpia de fonna<yiio e entaipia de combustao ...................................................................... 72 4.5.2 Poder calorifico ....................................................................................................................... 74

4.6 Temperatura adiabatica de chama .......................................................................................................... 76

4.7 Eficiencia de combustao .................................. .. ..................................................................................... 76

SUMARIO xix

4.8 Fonnayao e tecnicas de controle de poluentes ......................................................................... .............. 77

4.8.1 Mecanismos de fonnayao de NO, e tecnologias para reduyao de emissoes .......................... 77 4.8.2 Mecanismo de fonnayao de material particulado e fuligem e tecnicas de abatimento .......... 83 4.8.3 Mecanismos de fonnayao de 6xidos de enxofre e tecnicas de reduyao de emissoes .............. 84 4.8.4 Mecanismos de fonnayao de CO e tecnica para reduyao de emissoes .................................. 86

capitulo 5 Motores e Geradores Eh~tri(os ....................................................................................................... 90

Ivan EduardoChabu

5.1 Conceitos fundamentais de eletromagnetismo ........................... ......................... ................................... 90

5.1.1 . Caracterizayao dos circuitos magneticos ............................................................................... 90 5.1.2 Caracterizayao dos materiais ferromagneticos ....................................................................... 93 5.1.3 Fundamentos da conversao eletromecanica de energia .......... .. .............................................. 96

5.2 Construyao e funcionamento de maquinas sincronas ................................................ ...... .. ..................... 99

5.2.1 Aspectos construtivos das maquinas sincronas ............. .. ..................................................... 100 5.2.2 Funcionamento das maquinas sincronas ...................... .. ...................................................... 103 5.2.3 Maquina sincrona operando de fonna isolada ............................. ........................................ 110 5.2.4 Maquina sincrona operando conectada ao sistema eletrico ............................... .. ................ 112

5.3 Construyao e funcionamento de maquinas assincronas ....................................................................... 115

5.3.1 Aspectos construtivos das maquinas assincronas ....................................... .. .. ..................... 116 5.3.2 Funcionamento das maquinas assincronas .................. .. .................. .. ..................... .. ............ 118

capitulo 6 Armazenamento de Energia ........................................................................................................ 132

Gustavo de Andrade Barreto Bruno Medeiros Leite Jose Aquiles Baesso Grimoni

6.1 Annazenamento de energia mecanica ......................................... .. ........................................ .. ............. 133

6.1.1 Annazenamento por bombeamento hidrauJico ....... , ........................... .. ....... ~ ....................... 133 6.1.2 Annazenamento de energia em ar comprimido (CAES) ..................................................... 134 6.1.3 Volante de inercia ...................................................................................... ........................... 135

6.2 Annazenamento de energia tennica ............. .. ..................... ................................................................. 135

6.2.1 Sem mudanya de fase ........................................................... .. ....... .. ..................................... 136 6.2.2 Com mudanya de fase ........................................................................................... .. ............. 136

6.3 Annazenamento eletroquimico ...... .. ............ .. .. .... ...... ................ .... ... ... .. ... .. ........... .. ......... .. .......... .. ..... 136

6.3.1 Baterias secundarias .............. ....................................... ........ .. ................ .... .... .... .. ............... . 136 6.3.2 Supercapacitores e supercondutores eletromagneticos ..................... .. ... .. ................ .. ... .. ..... 139 6.3.3 Annazenamento de hidrogenio .................................................... .. ............. .. ...... .. ............... 141

6.4 Como analisar 0 annazenamento de energia .............................. .. ................................ .. ........ .. ............ 142

6.4.1 Classificayoes das aplicayoes de arrnazenamento .......... .. .. ............................... .. ................. 143

capitulo 7 Gera~ao Distribuida e Redes Inteligentes ................................................................................... 146

Jose Aquiles Baesso Grimoni Gustavo de Andrade Barreto

7.1 Redes inteligentes .................................................... ............................................................................. 146

7.2 Tecnologias de infonnayao e comunicayao .......................................................................................... 148

7.3 Mediyoes inteligentes ................................................................................................... ............ .. .......... 148

7.4 Annazenamento de energia ....................................................... .. ..................... .. ............ .. .................... 149

7.5 Gestao eficiente do sistema de iluminayao publica .................. .. ................... .. .. .. ................... .. ............ 149

7.6 Veiculos eletricos e hibridos ....................................................................................... .. ........................ 150

7.7 Qualidade de energia ............................................................................................................................ 151

7.8 Autorrestabelecimento e autocura do sistema .................................................. .... ....... .. ................ ... .... 151

7.9 Gerayao distribuida ................ ................................................................ .. ...................... .. .... ................ 151

7.9.1 Incidencia de impostos federais e estaduais ............................. .. .......... .. .... .. .. .. .... ....... .. ....... 156

xx SUMARIO

7.10 Casas inteligentes e cidades inteligentes ............. .......... ............ .......... ............ ..... ............ ..... ....... ..... 158

Capitulo 8 Energia E6Iica ................................................................................................................................ 160

Eliane Aparecida Faria Amaral Fadigas

8.1 'Hist6rico do desenvolvimento de turbinas e6Iicas ............................................................................... 160

8.1.1 Energia meciinica e moinhos de vento ................................................................................. 160 8.1.2 Energia eletrica e turbinas e61icas ............................. .. ...... ................................................... 161

8.2 Energia e6lica no mundo e no Brasil. ........................................................................................................ 163

8.2.1 Situar,:ao mundial .................................................................................................................. 163 8.2.2 Energia e61ica no Brasil ....................................................................................................... 164

8.3 Caracteristicas dos recursos e61icos ..................................................................................................... 165

8.3.1 Modelos de circular,:ao dos ventos ................. ....................................... ................................ 165 8.3.2 Estirnativa do potencial e6lico ..................................... ........................ ..... ....... ...... .. .... ........ 166 8.3.3 Medir,:ao de vento ................................ ....... .. .... ... .... .............. .. ...... .... .. .... ... .... ......... ... .......... 170

8.4 Conversao da energia e6Iica ...................................................................................... ........................... 172

8.4.1 Energia mecanica extraida do vento por uma turbina e61ica ...................... ................. ........ 172 8.4.2 Aerodiniimica de uma turbina e6Iica ............................................. ....... ..... ....... ..... ............... 174 8.4.3 Energia eletrica gerada por uma turbina e61ica ....... ...................... ....... ..... ....... ....... ..... ........ 176 8.4.4 Tecnologia de turbinase61icas .................................. ..... ..... ..... ............ ....... ..... ..... ....... ..... ... 177

8.5 Energia e61ica e suas aplicar,:oes ..................... ..... ..... .......... ............ ..... ..... ..... ....... ..... ...... : ..... ....... ........ 178

8.5.1 Aplicar,:oes autOnomas ............. .. ..... .. ... ..... ..... ..... ..... ..... ....... .. ... ..... ... .. ....... ............ ....... ........ 179 8.5.2 Minirredes isoladas ............................................ ..... ..... ..... ..... .. ....... ............... ....... .. ... .......... 179 8.5.3 Rede eldrica de transmissao/distribuir,:ao ............... ..... ..... ............................... .................... 179

8.6 Energia e61ica e aspectos economicos ......................................... ..... .................................... ....... ........ 180

8.6.1 Estrutura de custos de uma central e61ica .................... ..... ............................... ..... ............... 181 8.6.2 Indicadores de merito para avaliar,:ao economica ......... ........................................................ 182

8.7 Aspectos ambientais da energia e6lica ........................................ ....... ..... ............................... ............. 184

8.7.1 Paisagem ................................... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ....... ... ... .... ... ........... ....... ..... ........ 185 8.7.2 Ecologia: fauna e flora ....... .. ........ .... .. .................. .. ........... ............. .. ...... .......... ............. .. ..... 185 8.7.3 Ruido ....................................................................................................................... ..... ........ 185 8.7.4 Solo ................................. ..................................................................................................... 185 8.7.5 Recursos hidricos ................................................................................................................. 185 8.7.6 Qualidade do ar .................................................................................................................... 185 8.7.7 Socioeconomico .................................... , .............................................................................. 186 8.7.8 Patrimonio arqueol6gico, arquitetonico, etnol6gico ............................................................ 186

Capitulo 9 Fundamentos da Utiliza~ao de Energia Solar ............................................................................. 187

Claudio Roberto de Freitas Pacheco

9.1 Avaliar,:ao do potencial de energia solar em uma localidade ................................................................ 187

9.1.1 Expressoes e definir,:oes basicas referentes ao posicionamento relativo Sol-Terra .............. 187 9.1.2 Expressoes fundamentais para 0 calculo do posicionamento da incidencia

da radiar,:ao solar referente a urn ponto sobre a superficie terrestre ..................................... 189 9.1.3 Irradiar,:ao solar extraterrestre .............................. ............................................. ....... ..... ........ 191 9.1.4 Irradiar,:ao solar sobre a superficie terrestre ............................................. .. ...... ..... ....... ........ 192 9.1.5 Avaliar,:oes das frar,:oes direta e difusa no plano horizontal a partir da

irradiar,:ao total no plano horizontal. .......................... \ ....... ; .................................................. 193 9.1.6 Radiar,:ao total horaria sobre superficies inclinadas ............................................................. 195 9.1.7 Tres modelos para a radiar,:ao difusa horaria ........................................................................ 195 9.1.8 Radiar,:ao media diaria mensal sobre uma superficie inclinada fixa. Liu e

Jordan (1962), modificado por Klein (1977) ........................................................... ............. 196

9.2 Modelo da analogia eletrica para a transferencia de calor ...... .......... ............................... ..... ............... 198

9.2.1 Introdur,:ao .............................................................. .. ................... ......................................... 198 9.2.2 Coletor solar plano .... .. ......... ..... ... ................ .. ................ ... ..... .. ............................................ 198

SUMARIO xxi

9.2.3 Rendimento tennico de urn coletor solar plano ................................................. .......... ........ 198 9.2.4 Representac;;ao de urn coletor solar plano pelo modelo de resistencias tennicas ................. 200 9.2.5 Transferencia de calor por radiac;;ao termica ........................................................................ 20 I 9.2.6 Transferencia de calor por conduc;;ao e convecc;;ao ......... .... ....... ......................... ...... ............ 207

9.3 Desempenho de sistemas de captac;;ao de energia solar com armazenamento de energia por meio de calor sensivel ........... ........... .... ................................................................................ ......... . 216

Capitulo 10 Energia Solar - Tecnologia e Aplicac;oes ..................................................................................... 222

Daniel Setrak Sowmy

10.1 Energia solar tennica ............ j

......................................................................................... ..................... 222

10.1.1 Sistema de aquecimento solar de agua .. ...... .. ....... .. ....... .. .. ..... ...... .. .. ........ .. .... .. ..... .. ............. 222 10.1.2 Coletor solar plano ............................................................................................................... 224 10.1.3 Reservat6rio tennico ............................................................. .. ............... .. ............................ 225 10.1.4 Dimensionamento - Lei de Sao Paulo ................ .. ............... .. .............................................. 225 10.1.5 Dimensionamento - Nonna brasileira ........................ .. .................. .. ...... .. ........................... 226

10.2 Energia solar fotovoltaica .......................................... .. ........ .. ......................... ..................................... 228

10.2.1 Celula e painel fotovoltaico ............ .. ................................................................................... 229 10.2.2 Sistemas nao conectados it rede ...... .... ... .. ... ....... .. ...... .... ....... .. ............... .. ..... ................ .. ..... 230 10.2.3 Sistemas conectados it rede .................................................................................................. 230 10.2.4 Dimensionamento ......................... ... ......... ....... .. .................................................................. 230

10.3 Rastreamento solar ........................................................................................... ..................................... 231

10.4 Con centrad ores de radiac;;ao solar.. ....................................... .. ..... .. ............... .. ....... .. ...... ... .... .. .... .... ...... 231

10.5 Concentrac;;ao fotovoltaica e celulas de alta eficiencia ......................................................................... 233

Ca itulo 11 Gerac;ao de Eletricidade a Partir de Biomassa no Brasil. Situac;ao Atual, Perspectivas e Ba~reiras ................................................................................................................ 235

Suani T. Coelho Vanessa Pecora Garcilasso Javier F. Escobar Naraisa Coluna Alessandra C. do Amaral

11.1 Gerac;;ao de energia eletrica a partir de biomassa .................................................. .. ............................. 235

11.1.1 Introduc;;ao .... ............................................ .................................................. .. ..... ................... 235 11.1.2 Situac;;ao da gerac;;ao de eletricidade a partir de biomassa no BrasiL .................................. 236

11.2 Tecnologias para gerac;;ao de eletricidade a partir de biomassa ......... ............... .. ........ .. ...... .. .......... .. .... 238

11.2.1 Gaseificac;;ao de biomassa ...................................................................................... .......... ..... 239 11.2.2 Ciclos a vapor de pequeno porte .......... .................. ......... .. ....... .. .......... ..... .. .. .. ........ .. ........... 241

11.3 Gerac;;ao de energia a partir de biomassa nos setores industriais ................ .. ... ..................................... 242

11.3.1 Setor sucroa1cooleiro ....................................................... .. ................................. ............ .. .... 242 11.3.2 Setor de papel e celulose ........... .. ............ ............................................................................. 244 11.3.3 Setor madeireiro ................................................................................................................... 244

11.4 Recuperac;;ao energetica de residuos urbanose rurais .......................................................................... 246

11.4.1 Residuos rurais (pecuarios) ............................................. .. ...................... ............................. 246 11.4.2 Residuos urbanos ............... .. ............... .. .. .... ... ....... .. ...... ... ...... .. ........ .. ...... .. ..... .. ... ......... ... .... 247

11.5 Aspectos economicos e regulat6rios ......................................................... .. ......................................... 251

11.6 Barreiras e propostas de politicas ............................... .. ........................................... .. .... .. ..... .. .............. 252

Capitulo 12 Cogerac;ao de Energias Termica e Eletromedinica ..................................................................... 256

Ronaldo Andreos

12.1 Conceituayao da cogerac;;ao ............................................................ .. ........... ............................. ............ 256

12.1.1 Uma breve hist6ria da cogerac;;ao ................................ .. .. ...... ...... ................................ .... ..... 256 12.1.2 Classificac;;ao dos sistemas de cogerac;;ao ...... .. ..... .. .............. .. ................ .. ..................... ........ 257 12.1.3 Dimensionamento da cogerac;;ao ................................................ .. ........ .. .............................. 257

xxii SUMARIO

12.2 Fator de utilizac;ao de energia aplicado a cogerac;ao ............................................................................ 258 12.2.1 Fator de utilizac;ao de energia ......................... ........ ...................... ............ ............................ 258 12.2.2 FUE de termeh~trica x cogerac;ao ............................................ ............................................. 259 12.2.3 Resumo do rt. e FOE associado a cogerac;ao ........................................................................ 260 12.2.4 Estudo de caso de emissoes de CO2 termeletrica x cogerac;ao ............................................. 260

12.3 Esquemas basicos e balanc;o energetico ............................................................................................... 261 12.3.1 Esquemas basicos de cogerac;ao com cicio Rankine ........... ....... ............. ............................. 261 12.3.2 Esquemas basicos de cogerac;ao com cicio de Brayton ....................................................... 261 12.3.3 Esquemas basicos de cogerac;ao com cicio MCL ............. ............... .......................... ......... 262

12.4 Combustive is empregados na cogerac;ao .................................... ........ .... ......... ............. ......... ..... ......... 263 12.4.1 Combustiveis s6lidos ......................... ...... ... .. ......... ........................... .............. ............ ......... 263 12.4.2 12.4.3

Combustiveis liquidos .............. .................... ....... .............................. ................................... 264 Combustiveis gasosos .............. .......... ..... .......... ........................... .... ....... .. ............. ....... ....... 264

12.5 Legislac;ao pertinente a cogerac;ao ............................................... ...... ........ .............. ............ ......... ...... . 264

12.5.1 Legislac;ao brasileira pertinente a cogerac;ao ........................ ... ................ .. ...... ............ ......... 264 12.5.2 Requisitos para qualificac;ao de centra is de cogerac;ao ........ ........ ..... ......... .. ... ....... .. ... ......... 265

12.6 Analise das aplicac;oes de cogerac;ao por setor ................................................. ................................... 266 12.6.1 Aplicac;oes no setor industrial .............................................................................................. 266 12.6.2 Aplicac;Oes no setor terciario ...................................................................... .......................... 266 12.6.3 Principais caracteristicas tecnicas de aplicac;ao ................................ .............. ............ ......... 266 12.6.4 Principais parametros de aplicac;ao .................... ...... .......... ........... ...... ............ ............ ......... 267

12.7 Indicadores de cogerac;ao no Brasil e no mundo .......... ................. ......................................... ....... ....... 268 12.7.1 Indicadores de cogerac;ao no mundo ........................ .................................. .......................... 268 12.7.2 Indicadores de cogerac;ao no BrasiL ........................................... ........................................ 269

12.8 Beneficios, barreiras e propostas politicas para a cogerac;ao no BrasiL ............................................. 271

12.8.1 Beneficios da cogerac;ao ....................................................................................................... 271 12.8.2 Barreiras da cogerac;1io ...................................................................................... ................... 272 12.8.3 Propostas politicas para a cogerac;ao ............................................................................................... 273

Capitulo 13 Energia das Mares e Ondas .......................................................................................................... 275

Demetrio Cornilios Zachariadis

Capitulo 14

13.1 Introduc;ao a energia das mares ............................................................... : .... .. ...................................... 275

13.2 Explicac;ao qualitativa das causas das mares ........................... ... .. ............. ............ ......... ..................... 276

13.3 Efeitos intensificadores das mares .............................................. ......................................................... 281

13.4 Usinas maremotrizes ............................................................................................................................ 282

13.5 Estimativa da energia mecanica gerada ....................................................... ........................................ 285

13.6 Energia das correntes de mare .......................... .. ... .......... ....... ........................... .. ... .............. ................ 287

13.7 Aproveitamento da energia das ondas ............................... .. .. ............................ .......................... ......... 289

13.8 Avaliac;1io da energia extraida das ondas maritimas ...................................................................... ....... 289

13.9 Dispositivos para aproveitamento da energia das ondas .............. : ....................................................... 291

Economia do Hidrogenio .............................................................................................................. 296 \


Julia da Rosa Howat Rodrigues

Tiago Gon<;alves Goto

Vinicius Eduardo Ribas

14.1 Hidrogenio: urn futuro promissor.. ................................................... ............................... ..................... 296 14.1.1 Decomposic;ao da molecula de agua .................................................................................... 297 14.1.2 Eletr6lise ............................................................................ '" ............................................... 297 14.1.3 14.1.4 14.1.5

Term6Iise ........................................ ..... .................. ........................................ ....................... 298 Ciclos metalurgicos ............................. ...................... .................................................. ......... 299 Reforma de metano ................ .. .... ..................... .. ........ ... ........................... .................. ......... 301

SUMARIO xxiii

14.1.6 Gaseifica<;:ao ......................................................................................................................... 30 I 14.1.7 Fontes de calor nao convencionais ................ .. ........... ... .. ...... ... ........ .. .... ............ .. .. ........ .... .. 302 14.1.8 Energia solar concentrada .... ... .. ........................................................................................... 302 14.1.9 H2 a partir de ~O .................... .. .............. .. ............ ................. .. ............ .. .............................. 302 14.1.10 H2 a partir de combustive is f6sseis ..... .... .. .... ..... ................ .. ................................................. 303 14.1.11 Energia nuc1ear. .......... .... .... .................................................................................................. 303 14.1.12 Utiliza<;:ao do hidrogenio como fonte de energia ................................................................. 303

Capitulo 15 Eficiencia E nergetica ..................................................................................................................... 306

Alberto Hernandez Neto Eduardo loshimoto

Eduardo Seiji Yamada Enio Kato

\ Leticia de Oliveira Neves

15.1 Eficiencia energetica e contexte energetico ......................................................................................... 306

15.2 Edifica<;:oes sustentaveis e certifica<;:oes ........ .. .. .. ........ ......................................................................... 308

15.3 Nonnas para avalia<;:ao do desempenho de instala<;:oes .......... .. .............................................. .. ............ 308

15.4 Auditoria energetica: conceitos e exemplos ..... .... .......... .. .. .................................................................. 310

15.5 Estrutura tarifaria brasileira .. ............ .. .... .. ........ ............ .................. ........ .. ............................................ 31 0

15.6 I1umina<;:ao artificial: tipos de sistemas e a<;:oes para redu<;:ao de consumo de energia ........................ 312

15.7 Motores eletricos .................... .. ............................................................................................................ 314

15.8 Sistemas de climatiza<;:ao e ventila<;:ao mecanica: tipos de sistemas e a<;:oes para redu<;:ao de consumo de energia .... .... .... .... .............................................................................................................. 315

15.9 Medi<;:ao e verifica<;:ao: conceitos e exemplos .......................... .. .......................... .. ...... .. ...... ...... .......... 319

15.10 Estudo de caso de auditoria de energia no setor industrial .. .. .. .................................... .. .... .......... .. ..... 321 15.10.1 Nonnas e referencias tecnicas .............................. .. ...................... .... ...... .... .. .. .. .... ................ 322 15.10.2 Estudo de caso no setor industrial... ..................................................... .. .............................. 323 15.10.3 Barreiras e desafios .. .................................................... .. ...... ........................ .................. ...... 323 15.1 0.4 Analise .................................................................................................................................. 324 15.10.5 Resultados e conclusao .......... .... .... ................................ .. .............. .. ...... .. .. ...... .... .... .......... .. 326

15.11 Estudos de caso de estrategias de eficiencia energetica aplicadas em empreendimentos corporativos ....... ................................... ..................... ... ........................ .. ........ ..... ... ......... ..... ....... ........ 327 15.11.1 Estudo de caso: edifica<;:ao comerciallocalizada em Sao Paulo .................. .............. .... .. .. .. 328 15.11.2 Estudo de caso: edifica<;:ao comerciallocalizada no Rio de Janeiro .................................... 331

Capitulo 16 Analise de Investimentos Aplicada a Projetos de Energia ......................................................... 336

Virginia Parente

16.1 lntrodu<;:ao .................................................................................................................................. ...... ... 336

16.2 Objetivos de aprendizagem e conteudos .............................................................................................. 336

16.3 Tecnicas de analise de investirnentos ................................................................................................... 337

16.3.1 Desafios da analise de projetos na area de energia ...... .. ........................................ ... ........ .... 338 16.4 Metodo do payback simples .............. ............................... , .................................... .. .............. ...... .. ....... 338

16.4.1 Calculando 0 payback quando os fluxos de caixa nao sao iguais ........................................ 339 16.5 Metodo do valor presente Jiquido (VPL) ................................................................ .... ..................... .... 340

16.5.1 0 valor do dinheiro no tempo e suas implica<;:oes .............................................. .... ....... ...... . 341 16.6 Do valor presente ao valor presente liquido ........................................................................ ................. 342

16.7 Juros e taxa de juros ........ .......... ........ ...... ............................................................ .... ............. .... ...... ...... 343

16.8 Metodo do payback descontado ................................................................................................ .......... . 346

16.9 Metodo da taxa intern a de retorno (TlR) ............................................................................................. 346 16.9.1 Exemplo com 0 metodo da TlR ................................................................................... ........ 347 16.9.2 Alguns conceitos ligados aos fluxos de caixa descontados ...................................... .... .. .. .... 347

16.10 Compara<;:ao das tecnicas de analise de investimentos ........................................................................ 348

xxiv SUMARIO

Capitulo 17 Questoes Ambientais e licenciamento Ambiental... .................................................................. 35£

Hirdan Katarina de Medeiros Costa Marilin Mariano dos Santos Patricia Helena Lara dos Santos Matai

17.1 Impactos ambientais decorrentes do uso da energia: fontes prim arias, conversao e usos finais .. ... ... .. 35 l

17.2 Aspectos legais e institucionais relativos a tutela do meio ambiente ........... ... ...... .. ................... ... ....... 35(

17.3 Direito ambiental na Constitui<;:ao Federal (CF) ........... .... ............. .. .......... .... .... .... ........................... ... 35~

1704 Priocipios juridicos do direito ambiental ...... ..... .... .... ...... .................................................... ... ............. 35~ 1704 .1 Principio do direito ao meio ambiente equilibrado .. ........... .............. ....... .. .. .. .... .................. 355 17.4.2 Principio do direito a sadia qualidade de vida ........ : .................... .. ........... .... .. ..... ......... ....... 355 1704.3 Principio do acesso equitativo aos recurs os oaturais ...... .......... .................... .............. ..... .... 355 17.4.4 Principios usuario/pagador e poluidor/pagador ............................................ .. ..................... 355 1704.5 Principio da precau<;:ao .. .. .... .. .. ... ..... ............... ... ................................................................... 36( 1704.6 Principio da preven<;:ao ............................ ............................................................................ . 36( 17 A . 7 Principio da repara<;:ao ........ ................ ........ .. ....................................................... .. ............... 36( 1704.8 Principios da inforrna<;:ao e da participa<;:ao ......................................................... .. .......... .. .. 36( 17.4.9 Principio da obrigatoriedade de interven<;:ao do poder publico ............................. ............... 36 1

17.5 Lei 0 2 6.938/81 ... .. ..... .. ..... ....... .............. .. ............. .............................................. .. .. .... ..... ... .......... ....... . 361 17.5.1 Licenciamento ambiental ...................... .............................................. ... .............. ..... .. ......... 36~

'17.6 Procedimentos administrativos para 0 licenciamento ambiental ................ .. .................... ........... .. ...... 36 l

17.6.1 Estudos ambientais : elabora<;:ao e metodos ................................. .. ............................ ........... 36£ 17.7 Responsabilidade objetiva ................ .. ...... ............................................................................................ 36:

Capitulo 18 legislar;ao e Regular;ao ................................................................................................................ .36~

Roberto Castro Maury Sergio Lima e Silva

18.1 Arcabou<;:o regulat6rio e particularidades do setor el<~trico br~sileiro ................................................. 36~

18.2 Nasceu privado e descentralizado (concessao) ...... ...................................................... .................... .... 36~

18.3 Modelo setorial e arcabou<;:o regulat6rio ................ .. .. ..... ...... .................. .. ....... .... .. .. .. ....... .. ... .... ...... .... 365

18.4 Energia reoovavel na matriz de energia eletrica ........ .......... ............................ .. .... ..... ....... ....... .. .. .. .... . 37£ 18.4.1 Gera<;:ao hidreletrica .. .. ..... .................... .... ........... ............. ........ .. ...... ..... ... ..... ... ......... ......... .. 37t. 18.4.2 Outras fontes renovaveis .... ........ .. ............. ... .................................. .. .. .. ..... .... ......... ... ........ ... 37{

18.5 Arcabou<;:o regulat6rio sobre a gera<;:ao distribuida .. .. ... .. ....... .. .. .... ... .......... ... ..... ... .. ....................... ..... 37{

18.6 Cooclusoes .. ... ....... .... .... ....... .. ....... .. ............. ... ... ........ .. ....... ......... ..... ........ .... .. ....... ..... .. ..... ..... .. ..... ...... 3Ti

Apendice A - Propriedades da Agua Saturada (Uquido-Vapor) .......................... .............................................. 375

Apendice B - Propriedades do Vapor d' Agua Superaquecido ............... ...... .. .................................................... 381

Apendice C - Calores Especificos de Gases Idea is de Alguns Gases Usuais (kJ/kg . K) ................ 1 .................... 385

(ndice ........................................................................... .. ........................................................................................ 386

Energias Renovaveis, Gera~ao Distribuida e Eficiencia ...

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