Crise Hidrica e Geracao Eletrica Renovavel Centralizada no Brasil_Rev.C

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Crise Hídrica e Geração Elétrica Renovável Centralizada no Brasil RESUMO O Brasil vem passado por períodos de crises hídricas nos últimos anos. Para geração de energia elétrica por hidroelétricas não seja prejudicada em períodos de falta de água, a nação vem investindo em termoelétricas de grande porte como geração de energia elétrica complementar. Este artigo pretende fazer um exercício de pesquisa das novas tecnologias de geração de energia elétrica comercial que estão sendo utilizadas de forma renovável, não hidráulica que são aplicáveis a este cenário, de forma complementar a geração Hidroelétrica. Também pretende-se verificar a possibilidade de aplicação da tecnologia inovadora por Concentração Solar (CSP) ou Heliotérmica e como esta pode atender a realidade atual do país para geração de energia elétrica de grande porte. Palavras-chave: Energia Renovável, Energia Heliotérmica, Torre Solar, Campo Solar, Calha Parabólica, CSP, Energia Solar, Energia Eólica, Bioeletricidade, Energia Fotovoltaica, Crise Hídrica ABSTRACT . Brazil has been experiencing periods of water crisis in recent years. For generation of electric energy by hydroelectric plants is not impaired in periods of water shortage, the nation has been investing in large-scale thermoelectric plants as complementary electric power generation. This article intends to make a research exercise of the new commercial electric energy generation technologies that are being used in a renewable, non-hydraulic way that is applicable in this condition, in a complementary way to the hydroelectric generation. It is also intended to verify the possibility of 1

applying the innovative technology by Solar Concentration (CSP) or Heliothermic and how it can meet the current reality of the country for the production of large scale of electric energy. (CSP) or Heliothermic and how it can meet the current reality of the country for the production of large scale of electric energy. Keywords: Renewable Energy, Heliothermic Energy, Solar Tower, Solar Field, Parabolic Trough, CSP, Solar Energy, Wind Energy, Bioelectricity, Photovoltaic Energy, Water Crisis 1. INTRODUÇÃO A energia hidráulica sempre foi carro chefe em geração de energia no Brasil, mas grandes investimentos são necessários com grandes problemas ambientais devido as enormes áreas alagadas. As usinas hidroelétricas também primam pelo gigantismo e necessitam de alto volume de água disponível. A cada ano estes volumes hídricos ficam mais escassos devido ao uso do recurso cada vez maior de água potável pela população brasileira, e as secas podem provocar crises de fornecimento de energia elétrica. Atualmente o Brasil tem 62% da capacidade instalada que é gerada pelas hidroelétricas, fonte que tende a ser totalmente aproveitada em médio prazo, conforme análise estratégica do governo brasileiro, descrita pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Também, o crescimento da economia brasileira provocará um aumento do consumo de energia elétrica em vários setores. Estudos de demanda de energia elétrica para horizonte de cinco anos da EPE mostram que no período de 2015 a 2020 o consumo anual vai crescer por volta de 4,0% o que pode acentuar o problema de falta de energia a médio prazo. Como solução destes cenários existe a necessidade da diversificação da matriz energética brasileira com novas tecnologias de geração limpa de baixo custo e rápida aplicação. Um provável caminho é o uso da energia elétrica por via solar, pois o Brasil tem grande extensão territorial, abundância de radiação solar e terras a custo baixo. Existe a necessidade de quebra de paradigma da geração solar inovadora no Brasil e aplicação das melhores tecnologias disponíveis para aumento da produção de energia elétrica, assim como já realizado na geração Eólica e Fotovoltaica. Portanto, este artigo pretende estudar geração de energia renovável não hidráulica no Brasil a viabilidade das tecnologias de geração de eletricidade por usinas 2

heliotérmicas, ou seja, via concentração solar ou Concetrated Solar Power (CSP) para amenizar o efeito da falta de água para geração em hidroelétricas e complementar a geração termoelétrica. 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A conjuntura hidrológica com períodos de seca contribuiu para a diminuição contínua do nível dos reservatórios das usinas hidroelétricas nas últimas décadas, sem que esses pudessem se recuperar no período úmido, como pode ser observado na evolução do nível dos reservatórios conforme apresentado no Gráfico-1 (DARWICHE, 2016). O agravamento do déficit de geração hídrica aconteceu principalmente a partir de 2001 e um segundo período a partir de 2014, período este que após a estação das chuvas, não foi possível alcançar nem 50% da capacidade total de armazenamento do SIN, Sistema Elétrico Nacional. Em novembro de 2014, este valor atingiu apenas 19,5%, valor inferior ao menor nível dos reservatórios durante o primeiro racionamento de 2001 em 23,9% em setembro. Em 2015 enorme estresse foi gerado para conseguir chegar ao fim do ano sem racionamentos água potável, para atingir os níveis dos reservatórios em 29,4%, situação menos crítica que o ano de 2014 (DARWICHE, 2016). Para evitar novos racionamentos de água potável, foi necessário poupar na geração de energia por meios hidroelétricos e acionar o parque termoelétrico nacional em tempo integral em plena capacidade. Está decisão por parte do Operador Nacional do Sistema (ONS), comum no setor de geração elétrica (DARWICHE, 2016).

Gráfico-1: Evolução do Nível dos Reservatórios do SIN (%) Fonte: DARWICHE, 2016 3

É interessante notar como se comporta a carga de energia injetada do SIN que é publicada nos Boletins mensais da ONS.

O comportamento da carga pode ser

observado no Gráfico-2a para o Brasil e Grafico-2b como exemplo histórico do Sudeste e Centro-Oeste, onde pode ser verificada a real sazonalidade, com vale de geração em julho do sistema elétrico brasileiro, que é fortemente dependente do ciclo das chuvas, e, portanto, dos níveis dos reservatórios de água. Neste gráfico é possível verificar o que foi realmente foi injetado na rede do SIN Brasileiro ao longo do ano de 2016 e 2017. O acumulado em 12 meses apresentou uma variação positiva de 1,5 % em 2017 com relação ao mesmo período de 2016 (ONS, 2017).

Verificado 2016

Verificado 2017

Gráfico-2a: Carga de Energia Elétrica Injetada no SIN em 2017 e 2016 Fonte: ONS, 2017

Gráfico-3b: Carga de Energia Elétrica Injetada no Subsistema Sudeste-Centro Oeste Fonte: MME, 2017 4

2.1. Geração de Energia Elétrica Renovável no Brasil As principais fontes renováveis para geração com usinas e tecnologias viáveis comercialmente são a PCH (Pequena hidroelétrica), Biogás, Eólica e Fotovoltaica, a Heliotérmica e em desenvolvimento a Oceânica (TOLMASQUIM, 2016). No Quadro10 a ANEEL sumarizou os empreendimentos para geração de energia elétrica por meios tradicional e renovável. É interessante notar forte crescimento de novos empreendimentos para Centrais Eólicas, Central Fotovoltaicas e Pequenas Centrais Hidroelétricas (ANEEL, 2017). Quadro-1: Empreendimentos para Geração de energia elétrica no Brasil em 2017

Tipo

Empreendimentos em

Empreendimentos em

Operação

Construção

Qde

Central Geradora Hidrelétrica Central Geradora Eólica Pequena Central Hidrelétrica Central Geradora Solar Fotovoltaica Usina Hidrelétrica Usina Termelétrica

(kW)

%

Qde

Potência (kW)

%

609

534.999

0,35

3

4.048

0,04

425

10.405.242

6,84

161

3.748.700

32,84

436

4.978.243

3,27

29

374.791

3,28

44

23.761

0,02

37

1.063.400

9,32

219

93.216.340

61,27

6

1.922.100

16,84

2.924

40.984.495

26,94

31

2.950.506

25,85

2

1.990.000

1,31

1

1.350.000

11,83

100

268

Usina Termonuclear Total

Potência

4.659

152.133.08 0

11.413.54 5

100

Fonte: ANEEL, 2017 - Adaptação do autor Como o foco deste artigo é redução de consumo de água para geração de energia elétrica, as CGH e PCHs não serão consideradas para estudo, também as Usinas Temonuclares, que tem altos investimentos e uso relativamente pequeno no Brasil para utilização em geração complementar as Hidrolétricas. Demais itens de Geração do Quadro-1 e a geração heliotérmica estão sendo pesquisadas como fontes de geração de eletricidade. 5

2.2. Geração Bioeletricidade A produção de cana-de-açúcar se concentra nas regiões Centro-Sul e Nordeste do Brasil. Os mapas apresentados da Figura-1, apresentam as áreas onde se concentram as usinas produtoras de Bioeletricidade por co-geração, segundo dados oficiais do IBGE, UNICAMP e do CTC, Centro de Tecnologia Canavieira (UDOP, 2018). Adicionamente, a Câmara de Comercialização de Energia Eletrica, CCEE, orgão do governo brasileiro, apresentado no mapa Brasileiro de distribuição de geração por região (CEEE, 2017).

Figura-1: Localização das Unidades UTE de Geração de Bioeletricidade e Capacidade Instalada - Fonte: UDOP, 2018 e Fonte: CCEE, 2017 A oferta de biomassa de cana-de-açúcar para produção de Bioeletricidade apresenta sazonalidades na produção conforme estudos da EPE, devido ao ciclo de maturação da cana, que restringe sua disponibilidade a um determinado período do ano. Na região centro-sul a colheita da cana-de-açúcar é realizada normalmente entre os meses de março e outubro, norte-nordeste, a colheita ocorre aproximadamente no período de entressafra da região centro-sul. Logo a produção de Bagaço de Cana de Áçucar tem carater sanozonal, fazendo com que a Bioeletricidade também seja (ÚNICA, 2017). O Gráfico-3 apresenta como é a inserção da bioeletricidade gerada por bagaço de cana no SIN.

6

Gráfico-4: Inserção na Geração Bioenergia de Cana Mensal no SIN Fonte: ÚNICA, 2017 – Customizado Pelo Autor As eficiências na geração de bioeletricidade para esta pesquisa, estão baseadas em estudos de casos de duas usinas de cogeração de bioenergia do interior do estado de São Paulo, pesquisa da USP São Carlos, através de visitas técnicas e coletas de dados em usinas de cana-de-açúcar instaladas em diferentes regiões do Estado de São Paulo (DANTAS, 2010). Quadro-2: Eficiência em Segunda Lei da Termodinâmica para Duas Usinas Paulistas Planta

Eficiência

Planta de Cogeração da Usina de Cana A Planta de Cogeração da Usina de Cana B Fonte: DANTAS, 2010

0,31 0,26

2.3. Geração Eólica Os ventos no Brasil são mais intensos no segundo semestre de junho a dezembro, coincidindo com os meses de menor intensidade de chuvas. Isso coloca a energia Eólica como uma grande fonte suplementar à energia gerada por hidroelétricas, assim como já acontesse com as termoelétricas a combustível fóssil (MARQUES, 2015). Durante esta estação do ano é posssivel se regular o uso bacias hidrográficas reduzindo-se o uso das hidroelétricas em períodos de baixa de volume nos reservatórios, esse tipo de geração é excelente contra a baixa pluviosidade do país. (NETO, 2015). Parques eólicos terrestres, normalmente produzem energia elétrica durante aproximadamente 2.000-2.500 horas por ano (3,5 meses), dependendo da instalação (NETO, 2015), tendo um baixo fator de capacidade, ou seja, uma planta eólica não 7

produz na maior parte do tempo, porque depende da variação de intensidade dos ventos durante o correr dia, sendo uma tecnologia de geração intermitente (ONS, 2017). O Gráfico-4 apresenta como é a injeção de potência elétrica média histórica no sistema elétrico nacional SIN, em função do horário do dia e por cada dia do mês, representado pelas curvas de várias cores. Em destaque, é apresentada a geração mínima, máxima em vermelho, média em azul e demais cores os diversos parques eólicos pelo Brasil, tudo apresentado para cada hora do dia.

Gráfico-5: Inserção na Geração Eólica no SIN em Base Horária para todos os dias de um Mês - Fonte: ONS,2017 Pode-se concluir que Geração Eólica, além de intermitente é uma tecnologia sazonal, pois varia também com o período do ano. No Gráfico-5 é possível verificar como estas variações, que ocorreram mês a mês durante os últimos três anos, em levantamento realizado pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS, 2017).

Gráfico-6: Geração Eólica Média Mensal e Fator de Capacidade dos Últimos 3 anos Fonte: ONS,2017

8

A maior parte dos Parques Eólicos se concentram nas regiões Nordeste e Sul do Brasil (ABEEOLICA, 2015). No entanto, boa parte do território nacional tem potencial para geração desse tipo de energia. Segundo o Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, publicado pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica da Eletrobrás, o território brasileiro tem capacidade para gerar até 143,5 GW (EPE, 2017) , sendo que em 2023 é projetado somente 16,6 MW de capacidade instalada, ou seja existe muito potencial Eólico a ser explorado no Brasil

+ 500 Parques

Gráfico-7: Evolução e Capacidade Eólica Instalada por Estado Fonte: ANEEL (ABEEOLICA) , 2018 Uma contribuição acadêmica interressante, foi realizada pelo EFET‐MG e CEMIG, Companhia Elétrica de Minas Gerais, para avaliar o impacto operacional na geração de energia Eólica com levantamento de eficiências. O Gráfico-7 apresenta o balanço global das perdas observadas nos Aerogeradores do Parque Experimental do Camelinho, considerando todos os tipos de perdas possíveis. (CASTRO, 2013)

9

Gráfico-8: Balanço Global das Perdas nos Geradores Eólicos do Parque de Camelinho – MG -Fonte : CASTRO, 2013. 2.4. Geração Fotovoltaica A Geração de energia elétrica por meio de usina fotovoltaica, ou seja, centralizada, ainda é incipinte no Brasil, em oposição ao forte crescimento da energia descentralizada, basicamente nas residências Brasileiras (BEN, 2017). O Brasil tem 84 empreendimentos comerciais fotovoltaicos que geram 1 GW, poucos são acima de 1 MW para serem considerados como usinas (BIG, 2017). As usinas em funcionamento estão localizadas principalmente nos estados da Bahia, Piauí, Minas Gerais, Rio Grande do Norte e Pernambuco e representam uma potência total de 0,935 GW (EBC, 2018). Segundo o Operador Nacional do Sistema temos 10 Usinas fotovoltaicas com geração centralizada, injetando energia elétrica no sistema interligado nacional SIN, como referência estão apresentados no Quadro-3. Quadro-3: Produção Solar Fotovoltaica por Usina interligada ao SIN por dia Usina

(MW médio)

ASS_ASSU V

7,86

CONJUNTO FOTOVOLTAICO BJL

0,00

CONJUNTO FOTOVOLTAICO BOM JESUS

19,29 10

ONS

CONJUNTO FOTOVOLTAICO FLORESTA

17,69

CONJUNTO FOTOVOLTAICO GUAIMBÉ

0,00

CONJUNTO FOTOVOLTAICO HORIZONTE MP

5,21

CONJUNTO FOTOVOLTAICO ITUVERAVA

56,03

CONJUNTO FOTOVOLTAICO LAPA

19,87

CONJUNTO FOTOVOLTAICO NOVA OLINDA

40,67

CONJUNTO FOTOVOLTAICO PIRAPORA 2

66,07

TAT_FNT SOLAR 1

0,58

TAT_FNT SOLAR 2

0,66

Fonte: 2018

A Superintendência de Meio Ambiente da EPE, realizou um estudo em 2016 para levantamento das possíveis áreas para instalação de usinas fotovoltaicas para geração de energia elétrica centralizada. Ao considerar somente a faixa de melhor irradiação de 6,0 a 6,2 kWh/m², o melhor do aproveitamento solar no Brasil é apenas em áreas já antropizadas (selecionadas). Estima-se a possibilidade de instalação de 307 GWp, de pico, em centrais fotovoltaicas, com geração aproximada de 506 TWh/ano. 2.5. Geração Heliotérmica No mundo, as usinas geradoras de energia elétrica que utilizam concentradores solares no bloco de geração são do tipo: Calha Parabólica, Fresnel, e Torre Solar (MARANHÃO,

2016). Estas tecnologias

são chamadas comercialmente de

Heliotérmicas no Brasil e Concentrated Solar Power (CSP) no exterior (G. O. PRADO, 2014). No Quadro-4 são apresentados os croquis destas tecnologias comparando-se as tecnologias heliotérmicas utilizadas no mundo.

11

Quadro-4: Comparativo de Tecnologias Heliotérmicas

Fonte: SILVESTRE 2016 - (*): NERL, 2017 - Adaptado pelo Autor No Brasil não existem usinas comerciais heliotérmicas geradoras de energia elétrica (BIG, 2018), porém o potencial destas tecnologias é enorme devido à grande insolação presente no país (EPE, 2016). A geração heliotérmica permite a possibilidade de produção de energia elétrica noturna, via estoque de calor em tanques com sal fundido, o que também reduz o efeito de intermitência e sazonalidade. Um grande exemplo é a usina de torre solar GEOSOLAR na Espanha, que chega a gerar 36 dias, dia e noite de forma ininterrupta, conforme ciclo de produção diária apresentada na Gráfico-8:

12

Gráfico-9: Parte do Ciclo de Geração 36 dias e Noites Interruptos - Usina Torre Solar Geosolar - Fonte TORRESOL, 2011 – Customizado pelo Autor O Recurso solar é considerado bom ou aceitável no Brasil para utilização em usina heliotérmicas, sendo que a irradiação ideal e a ausência de nebulosidade se localiza no centro-norte do país com destaque para o semiárido nordestino (MARANHÃO, 2015). Em 2014 o Governo Alemão atráves do DLR levantou o potencial de geração por geração heliotérmica no Brasil (GIZ, 2014), onde se apresenta estudos realizados com as tecnologias de Calha Parabólica e Torre Solar, nas regiões brasileiras. Esse estudo levou em consideração usinas sem e com armazenamento, de 6 horas e 7,5 horas, conforme informações consolidadas no Quadro-5. Quadro-5: Potencial de Geração de Energias Heliotérmicas no Brasil Norte

Nordeste

Sudeste

Centro Oeste

Sul

BRASIL

Calha Parabólica sem armazenamento Potencia (GW)

5.055

151.098

39.357

47.895

103.460

346.000

Eletricidade (GWh)

9.110

284.696

62.488

79.686

166.780

602.761

78.891

15.212

20.566

49.625

166.000

269.928

46.044

63.941

150.634

538.016

Calha Parabólica com armazenamento de 6h Potencia (GW)

2.305

Eletricidade (GWh)

7.470

Torre Solar com armazenamento de 7.5h Potencia (GW)

749

42.271

6.375

9.414

26.760

85.000

Eletricidade (GWh)

2.685

162.503

21.221

31.594

85.897

303.899

Fonte : CARVALHO, 2016 e GIZ,2014 - Customizado pelo Autor 2.6. Maturidade de Geração por Tecnologias Heliotérmicas A Calha

Parabólica e

Torre Solar são as tecnologias comerciais que geram

atualmente do mundo, eletricidade em grande escala. Fresnel e Disco Parabólico com 13

motor Stirling ainda não atigiram maturidade suficiente para uso comercial em geração de energia elétrica (ABENGOA, 2015) e não serão

aprofundados neste artigo. O

Quadro-6 apresenta de forma resumida a comparação entre as tecnologias heliotérmicas e sua maturidade para geração de energia elétrica de forma comercial. Quadro-6: Maturidade de Tecnologias Heliotérmicas Concentradas

Fonte: ABENGOA, 2015 2.7. Comparação entre Energias Renováveis não Hidráulicas Este sub item compara as tecnologias Heliotérmicas com outras energias renováveis em termos de despachabilidade e maturidade. Para a ABENGOA, empresa de geração elétrica, Termoelétricas a Biomassa e Torre Solar são as únicas fontes de energia renováveis e gerenciáveis. O Quadro-7, que se segue, expõe o resumo de considerações e comparações que levaram a estas conclusões (ABENGOA, 2015). Quadro-7: Comparação entre Energias Solares Térmicas e Outras Renováveis Heliotérmica Fotovoltaica Eólica Biomassa Previsão de Média Média Baixa Alta Produção Alto nível de Alto nível de Gerenciamento armazenamento e Nenhum Nenhum armazenamento e hibridação hibridação

14

Certeza de fornecimento Integração com Tecnologia Convencional

Alto

Alto

Depende do preço da biomassa e da cadeia de abastecimento

Alto

Integração com Integração com ciclos combinados ciclos combinados (ISCC). Nenhum Nenhum (ISCC).Suplemento Suplemento para para gás e carvão gás e carvão Fonte: ABENGOA, 2015 – Adaptado pelo Autor

2.8. Intermitência Natural de Fornecimento nas Fontes de Energia Renovável Um importante item a ser considerado para utilização de geração elétrica por diferentes fontes renováveis é o fato de que todas as fontes de energia têm seus ciclos naturais de fornecimento. Mesmo os combustíveis fósseis não são uma exceção, apesar de seus ciclos de reposição excedam o da vida de um ser humano por várias vezes. O Quadro-8 a seguir, apresenta a partir de um relatório de pesquisa da Clean Line Energy, a periodicidade da reposição dos ciclos naturais de fontes de energia renováveis. (MIDIUM CORPORATION, 2017). Quadro-8: Periodicidade na Reposição Natural da Fonte Renovável Década

Ano

Sazonal

Dias

Horas

Minutos

Solar

-

X

X

X

X

X

Vento

-

X

X

X

X

X

Ondas

-

-

X

X

X

-

Hidráulica

-

X

X

X

-

-

Biomassa

X

X

X

-

-

-

Geotérmica

X

-

-

-

-

-

Fonte: MIDIUM CORPORATION, 2017 Portanto, todas as energias renováveis são diferentes em termos de reposição temporal de seus ciclos de vida. A primeira conclusão é que, é possível alcançar um portfólio de energia suficientemente diversificado, com base apenas nas fontes renováveis. Essas são mais propensas a flutuações temporais no curto prazo a chamada intermitência. A Geração de energia elétrica por fontes intermitentes como a Fotovoltaica e a Eólica exigem padrões muito flexíveis de gerenciamento de oferta e demanda, mas também podem proporcionar uma maior flexibilidade se estiverem incluídas na matriz de geração de energia elétrica de uma comunidade ou de um país. (MIDIUM CORPORATION, 2017). 15

2.9. Complementaridade de Geração Elétrica Renovável não Hidráulica Durante o Inverno Brasileiro As gerações por Hidroelétrica, Bioeletricidade e Eólica são triplamente complementares (EPEa, 2017), período de redução de chuvas e de baixa na inserção elétrica no SIN conforme Gráficos-1 e 2. Estas considerações podem ser observadas no Gráfico-9, gerado a partir de dados da EPE.

Gráfico-10: Complementaridade no Inverno da Geração de Bioeletricidade, Eólica e Hidroelétrica - Fonte: IEMA, 2017 2.10. Custos De Implementação Elétrica Renovável no Brasil Com referência este sub item apresenta os custos de implementação das energias renováveis no Brasil podem ser observados no Gráfico-10, baseados na revista de Energias Renováveis Brasileira (RANGEL, 2016).

Gráfico-11: Custo de Capital (Instalação) de Energias Renováveis no Brasil Fonte: Rangel, 2016 16

O Quadro-9 apresenta os valores de algumas Usinas Solares por Torre Solar (CSP) existentes no mundo em conjunto com sua relação de custo por KW instalado. Quadro-9: Comparação de Custos de Implementação Usinas Torre Solar Empreendimento

Ano

Crescent Dunes

2015

Khi Solar One

2016

Delingha Supcon

2018

País Est. Unidos África do Sul China

Investimento Investimento (USD) (R$)

Potência (kW)

R$/kW Instalado

800 Milhões 2,56 Bilhões 110.000

23300

450 Milhões 1,44 Bilhões

50.000

28800

120 Milhões

50.000

7700

384 Milhões

Fonte: CSPWORLD (a), 2018 – Compliação do Autor 3. Conclusão A crise Hídrica no Brasil tem acentuado a necessidade de utiilização de outras fontes de geração de energia elétrica que não utlizem grandes reservatórios de água que podem ser utlizados para consumo humano. Atualmente para solução da falta de energia neste cenário, o ministério de minas e energia MME, vem incentivando a utilização de termoelétricas a combustíveis fósseis como a maior geração complementar as hidroelétricas. Este tipo de geração é de extrema importância para o país, pois reduz a necessidade da utilização dos recursos hídricos dos reservatórios, evitando “apagões” de energia elétrica e racionamentos de água para a população, principalmente em anos de crise hídrica.

Estas usinas tradicionais, tem ótimas

características úteis para gestão da geração elétrica pelo ONS, como estabilidade, não intermitência e sazonalidade, entregando energia elétrica ao SIN de forma robusta, durante todas as horas do dia e durante todos os meses do ano. Porém também é possível fazer geração elétrica estável no Brasil através da utilização de novas tecnologias em usinas de geração elétrica, que utilizam fontes renováveis de forma complementar a geração Hidroelétrica. Os tipos de geração atuais que são tecnologicamente, comercialmente e ambientalmente viáveis para geração elétrica, através de usinas renováveis de grande porte no Brasil, são a Termoelétrica a Biomassa de Bagaço de Cana de Açúcar, as solares, Torre Solar , Calha Parabólica e Fotovoltaica e a dos ventos, Eólica. O Autor através dos vários levantamentos executados nas pesquisas, sumarizou os valores comparativos abaixo onde é possível notar os princiais paramêtros comparativos de cada tecnologia viável que não utlizam água ou petróleo para geração de enegia elétrica.

17

Termoelétrica Fonte

Eólica

Fotovoltaica

Torre Solar Calha Parabólica

Gás Natural

Biomassa

Vento

Sol

Sol

Sol

Tipo da Fonte

Não Renovavel

Renovável

Renovável

Renovável

Renovável

Renovável

Região Predominante de Instalação

Todo Brasil

Sudeste Centro Oeste

Nordeste Sudeste

-

-

Região de Potêncial Ótimo

Todo Brasil

Todo Brasil Menos Norte

Nordeste Sul Nordeste Sul Sudeste

Nordeste Sudeste

Nordeste

Nordeste Centro Oeste

3.350

5.000

4.100

3.300

de 11.430 a 28.160

de 7.700 a 28.800

Quantidade de Usinas Atual

192

535

413

10

32

96

Participação na Matriz Eletrica Brasileira - %

8,6

9,0

7,0

Aprox. 0

0

0

12.965

14.187

10.124

233 MWp

96

316,8

773

5.500

143.500

307.000 MWp

85.000

166.000

110-1000

50-160

100-400

100-250

100-500

100-300

0,36-0,37

0,28

0,17

0,17

0,25 a 0,35

0,16

1.400

500

NA

NA

550

400

30

20-30

20

25

30

25

Intermitência Sazonalidade

NÃO NÃO

NÃO SIM

SIM SIM

SIM SIM

NÃO SIM

NÃO SIM

Geração Noturna Quantidade de Horas Maxima, Estimada de Geração por ano

SIM

SIM

SIM

NÃO

SIM

SIM

8.760

8.760

2.500

3.650

5.840

5.840

Custo Implementação R$/kW Intalado

Capacidade Geração Atual MW Margem Atual para Geração Capacidade Usual da Usina MW Rendimento Global Usual Temperatura do Fluido de Transferência de Calor °C Tempo de Vida em Anos

Usinas solares Heliotérmicas do tipo Torre solar são o estado da arte na atualidade, em termos de geração de grande porte renovável, devido ao maior rendimento e possibilidade de armazenagem de estoque de calor em tanques de sal fundido para geração noturna, o que reduz a intermitência, aumenta a possiblidade de melhorias na gestão da geração pelo ONS. Esta geração ainda não tem presença no Brasil e só pode ser utlizada em região de alta insolação e baixa nebulosidade como do semi-arido Nordestino. Devido ao sistema de armasenagem de calor em sal fundido a geração Heliotérmica tem mais viabilidade econômica que as bancadas de baterias utilizadas

para acomulação das energias Fotovoltaica e Eólica para a

redução da intemitência. Apesar de seus custos atuais de implementação mais altos, existem uma forte tendência de queda 30% ao ano. E também gera uma quantidade de horas maior que as de fontes Fotovoltaica e Eólica. Porém, não existe uma geração renovável não hidráulica de melhor utilização no Brasil, e sim aquelas que se adaptam em termos de custos, bom senso técnico e região onde o consumo é necessário e a fonte esta disponível. Isso facilita a logística e reduz os custos de geração. Entretanto é de extrema importância, que estas gerações sejam utilizadas no SIN de forma complementar entre elas, e que todas sejam complementares a geração hidroelétrica. Durante as pesquisas realizadas para 18

este artigo, foi percebido que a maior injeção de energia Hidroelétrica no SIN é durante o verão Brasileiro, período das chuvas, entre outubro e março, em oposição as gerações elétricas Eólica e Termoelétrica a Biomassa, que são mais intensas nos meses de

inverno

de março a setembro,

sendo todas estas gerações

complementares, e portanto muito aplicavéis, principamente ao nordeste. Também as crises hídricas têm muito a ver com alto consumo de água dos reservatórios no período de verão, o que pode gerar crise hídrica no período de inverno devido as baixas reservas. Para melhoria dos recursos hidráulicos durante o verão, evitando crises hídricas, uma forma inovadora é a utilização de usinas de energia elétrica por recurso solar. Logo a utilização da geração por Torre Solar, Calha Parabólica e Fotovoltaica são importantes, pois a radiação solar é mais intensa no verão, aumentando a geração elétrica destes tipos durante este período, sendo possível poupar água , desafogando as hidroelétricas e aumentando as reservas de água nos reservatórios nacionais. Esta poupança de recurso pode ser utilizada principalmente em períodos de crise hídrica durante o inverno Brasileiro e durante o ano todo no Nordeste. Um grande destaque técnico é a possibilidade da utilização de energia Fotovoltaica e Bioeletricidade em quase todo território nacional e Energias Heliotérmica Torre solar e Eólica no Nordeste com rendimentos adequados. Portanto existe a necesssidade de melhoria da matriz elétrica Brasileira com mais utilização das gerações por fontes revováveis citadas, que ainda não atigiram o patamar de uso adequado na geração elétrica para que a redução do consumo de água ou até de petróleo/ gás natural seja realizada.

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Trough

Technology

II.

Tower

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