ENERGIAS RENOVÁVEIS E
DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
Novas tendências na produção de energia a
partir de fontes renováveis
Equipa 517
Relatório para a disciplina de Projecto FEUP
Outubro de 2009
ii Projecto FEUP
ENERGIAS RENOVÁVEIS E
DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
Novas tendências na produção de energia a
partir de fontes renováveis
Equipa 517
André Oliveira Diana Pais
Francisco Baptista João Mata
Maria Sousa Mário Oliveira
Relatório para a disciplina de Projecto FEUP
Supervisor: António M. Baptista
Monitor: José Adriano Ferreira
Outubro de 2009
iii Projecto FEUP
Resumo
O objectivo deste relatório é dar informação sobre as energias
renováveis, sejam elas utilizadas há já vários anos ou só mais recentemente,
em grande escala – as energias renováveis emergentes. A partir daí poder-se-
á debater as vantagens e desvantagens de cada uma e tomar uma posição
acerca do investimento que deve ser feito por Portugal no campo energético.
Este relatório aborda, então, o tema que hoje em dia é uma das mais
preocupantes questões a nível mundial: as energias renováveis e o
desenvolvimento sustentável.
Partindo deste tema geral, e tendo em perspectiva o problema mais
específico das novas tendências na produção de energia a partir de fontes
renováveis, foi iniciado um trabalho de pesquisa, cujos parâmetros e
conclusões se encontram especificados ao longo deste relatório. Neste, poder-
se-á conhecer o que se faz actualmente em Portugal, em matéria de produção
de energia a partir de fontes renováveis, assim como assistir a uma
identificação entre algumas das tecnologias emergentes em comparação com
as convencionais.
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iv Projecto FEUP
Palavras-Chave
Biomassa;
Desenvolvimento sustentável;
Energia;
Energias renováveis;
Energias renováveis convencionais;
Energias renováveis emergentes.
Eólica;
Hidráulica;
Hidrogénio;
Geotérmica;
Maremotriz;
Solar.
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v Projecto FEUP
Agradecimentos
A equipa 517 agradece ao supervisor e coordenador do Projecto FEUP
do MIEM António Baptista, e ao monitor José Adriano Ferreira, por todo o apoio
prestado.
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vi Projecto FEUP
Índice de tabelas
Tabela 1: Capacidade instalada de produção de energia eólica em 2007
– pág. 2
Tabela 2: Maiores consumidores de energia hidroeléctrica (2006 e 2007)
em TWh – pág.5
Tabela 3: Participação da hidroelectricidade na produção total de energia
eléctrica em 2006 – pág.5
Tabela 4: Capacidade Geotérmica instalada no mundo em 2007– pág.8
Tabela 5: Potencial máximo de aplicação de sistemas solares térmicos –
pág.15
Tabela 6: Produção de biomassa florestal – pág.20
Tabela 7: Disponibilidade potencial de biomassa florestal – pág.20
Tabela 8: Potencial disponível de resíduos da floresta e da
transformação da madeira (ITM), para produção de energia –
pág.20
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vii Projecto FEUP
Índice de figuras
Fig.1 - Energia Hidráulica - pág.4
Fig.2 - Energia Geotérmica - pág.6
Fig.3 - Incidência solar no mundo - pág.10
Fig.4 - Energia Maremotriz - pág.12
Fig.5 - Carro movido a Hidrogénio - pág.13
Fig.6 - Potência anual instalada em Portugal por tipo de aplicação
(1984-2000) - pág.14
Fig.7 - Biocombustíveis - pág.18
Fig.8 - Aproveitamento Geotérmico - pág.21
Fig.9 - Energia dos Oceanos - pág.24
Fig.10 - Energia eólica em construção/acumulada em Portugal - pág.26
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viii Projecto FEUP
Índice
Página de Rosto………………………………………………………….........ii
Resumo ................................................................................................... iii
Palavras-Chave ....................................................................................... iv
Agradecimentos ....................................................................................... v
Índice de tabelas ...................................................................................... vi
Índice de figuras ..................................................................................... vii
Índice ..................................................................................................... viii
Introdução ................................................................................................ 1
1. O que é o ―Desenvolvimento sustentável‖? .............................. 2
2. Energias Renováveis Convencionais vs Emergentes ................ 3
2.1 Energias Renováveis Convencionais ........................................ 3
2.1.1 Energia Eólica ...................................................................... 3
2.1.2. Energia Hidráulica ............................................................. 5
2.1.3. Energia Geotérmica .......................................................... 7
2.1.4. Energia Solar .................................................................. 10
2.2. Energias Renováveis Emergentes .......................................... 12
2.2.3. Biomassa ........................................................................ 12
2.2.4. Energia Maremotriz ......................................................... 13
2.2.5. Energia do Hidrogénio .................................................... 14
3. Portugal e as energias renováveis ............................................ 15
3.1. Energia Solar Fotovoltaica ................................................. 15
3.2. Energia Solar Térmica ....................................................... 16
3.3. Biocombustíveis ................................................................. 18
3.4. Biomassa ........................................................................... 20
3.5. Geotermia .......................................................................... 22
3.6. Oceanos ............................................................................ 24
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ix Projecto FEUP
3.7. Energia Eólica .................................................................... 26
4. Estratégia a seguir por Portugal ................................................ 28
Conclusão .............................................................................................. 29
Referências bibliográficas ...................................................................... 30
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1 Projecto FEUP
Introdução
O Homem desde sempre precisou de energia para desenvolver as suas
actividades. Quando descobriu o fogo a sua qualidade de vida aumentou, e
aumentou mais ainda quando descobriu a electricidade. Mas o expoente foi
mesmo a invenção da máquina a vapor, que permitiu não só fazer viagens a
uma velocidade muito superior como trazer mais força e rapidez na execução
de processos na indústria.
Porém, nem tudo são benefícios. A época da revolução industrial foi uma
época negra para o ambiente. O uso exagerado dos combustíveis fósseis
(inicialmente o carvão) libertou para a atmosfera terrestre enormes quantidades
de dióxido de carbono e outros gases tóxicos, que podem a longo prazo
comprometer seriamente a vida no planeta. Ainda hoje em dia os combustíveis
fósseis são a fonte de energia mais utilizada no mundo. Para além de serem
poluentes, são também não renováveis, isto é, a velocidade em que são
utilizados para gerar energia é superior à velocidade com que a Natureza os
gera, o que leva ao seu esgotamento. O petróleo tem, por exemplo, uma
duração estimada em cinquenta anos. Estes dois factores levaram o Homem a
apostar nas energias renováveis. Energias que podem ser aproveitadas sem
que se esgotem, o que faz com que seja um investimento com retorno
assegurado. Para além disso, a grande maioria das energias renováveis são
também não poluentes. Isto permite-nos não piorar a condição ambiental do
nosso planeta e esperar que esta melhore naturalmente.
As principais fontes renováveis utilizadas hoje em dia para gerar energia
são o sol, o vento e os rios, adoptando o nome da energia por elas gerada de
solar, eólica e hídrica, respectivamente. Para além destas, é também utilizada
a energia geotérmica. Numa tentativa de explorar todas as possibilidades e
todas as fontes de onde é possível retirar energia para consumo, foram
surgindo cada vez mais formas de energia, nomeadamente a energia
maremotriz, o hidrogénio e a biomassa. Estes são os temas que irão ser
abordados neste relatório, imprescindíveis ao desenvolvimento sustentável – o
presente, sem prejudicar o futuro.
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2 Projecto FEUP
1. O que é o “Desenvolvimento sustentável”?
Conceito formulado pela primeira vez em 1992, na Conferência do Rio
de Janeiro - uma conferência das Nações Unidas sobre ambiente e
desenvolvimento. Trata-se de uma estratégia abrangente, compreendendo não
só uma dimensão ambiental como também económica e social, que tenta
conciliar progresso e crescimento económico com uma adequada preservação
da natureza.
A questão do desenvolvimento sustentável não surgiu por acaso. De
facto, se as décadas anteriores a 90 foram, por um lado, de forte crescimento
económico, também se caracterizaram por grandes e frequentes atropelos do
meio ambiente, como, por exemplo, poluição, destruição de florestas e extinção
de espécies animais e vegetais. Por outro lado, a consciência ecológica das
populações foi ganhando forma ao longo das décadas de 70 e 80, de tal modo
que se tornou capaz de exercer pressão sobre os responsáveis políticos no
sentido de tomarem iniciativas de preservação do ambiente.
No fundo, o novo conceito implica que se desenvolvam as actividades
económicas conducentes à satisfação das necessidades actuais, de modo a
que essas mesmas necessidades não sejam comprometidas nas gerações
vindouras.
Utiliza-se frequentemente a expressão "desenvolvimento sustentado"
como sinónimo de "desenvolvimento sustentável", embora existam autores que
distingam as duas denominações: a primeira dirá respeito àquilo que se
sustenta com base em factores terceiros, exógenos, enquanto a segunda, mais
defendida neste contexto, estará associada ao desenvolvimento que se
sustenta por si e que é capaz de combinar adequadamente o crescimento
económico com a protecção dos recursos e a coesão social. (citado por Joel
Almeida Gonçalves in ―Projecto Desenvolvimento Sustentável – MIEM, IPFDP
08/09) ‖
O Desenvolvimento Sustentável tem como principal preocupação os
impactos ambientais provocados pela nossa civilização e até que ponto esses
actos implicam a existência de um futuro. É fundamental, para que exista um
desenvolvimento sustentável, promover a utilização das energias renováveis.
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3 Projecto FEUP
2. Energias Renováveis Convencionais vs Emergentes
2.1 Energias Renováveis Convencionais
2.1.1 Energia Eólica
A energia eólica é a energia que provém do vento. O termo eólico vem
do latim aeolicus, pertencente ou relativo a Éolo, Deus dos ventos na mitologia
grega e, portanto, pertencente ou relativo ao vento.
Na actualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores -
grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a
forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um
gerador, produz energia eléctrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos,
concentrações de aerogeradores, necessários para que a produção de energia
se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar
localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível ainda a
utilização de aerogeradores de baixa tensão quando se trate de requisitos
limitados de energia eléctrica.
A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes
naturais de energia, e muitos países tem apostado fortemente na sua
utilização, como demonstra a seguinte tabela:
Tabela 1: Capacidade instalada de produção de energia eólica em 2007
(http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_e%C3%B3lica)
País
Alemanha
EUA
Espanha
Índia
China
Dinamarca
Itália
França
Reino
Unido
Portugal
Resto
do
Mundo
MW 22.247 16.818 15.145 8.000 6.050 3.125 2.726 2.454 2.389 2.150 13.019
% 23.6 17.9 16.1 8.5 6.4 3.3 2.9 2.6 2.5 2.3 13.8
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4 Projecto FEUP
Vantagens da Energia Eólica
É inesgotável;
Não emite gases poluentes nem gera resíduos;
Diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE).
Vantagens para a comunidade
Os parques eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações
do terreno como a agricultura e a criação de gado;
Criação de emprego;
Geração de investimento em zonas desfavorecidas;
Benefícios financeiros (proprietários).
Vantagens para o estado
Reduz a elevada dependência energética do exterior;
Poupança devido à menor aquisição de direitos de emissão de
CO2 por cumprir o protocolo de Quioto e directivas comunitárias e
menores penalizações por não cumprir;
Possível contribuição de cota de GEE para outros sectores da
actividade económica;
É uma das fontes mais baratas de energia podendo competir em
termos de rentabilidade com as fontes de energia tradicionais.
Vantagens para os promotores
Requer escassa manutenção (semestral);
Boa rentabilidade do investimento.
Desvantagens da energia eólica
A intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a
electricidade é necessária, tornando difícil a integração da sua
produção no programa de exploração;
Pode ser ultrapassado com as pilhas de combustível (H2) ou com
a técnica da bombagem hidroeléctrica.
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5 Projecto FEUP
2.1.2. Energia Hidráulica
A energia hidráulica ou
energia hídrica é a energia obtida a
partir da energia potencial de uma
massa de água.
A forma na qual ela se manifesta
na natureza é nos fluxos de água,
como rios e lagos e pode ser
aproveitada por meio de um desnível
ou queda d'água. Pode ser convertida na forma de energia mecânica (rotação
de um eixo) através de turbinas hidráulicas ou moinhos de água. As turbinas
por sua vez podem ser usadas como accionamento de um equipamento
industrial, como um compressor, ou de um gerador eléctrico, com a finalidade
de prover energia eléctrica para uma rede de energia.
Vantagens:
A energia é produzida a partir de uma fonte contínua, neste caso,
o movimento da água.
Não polui o meio ambiente.
Baixíssimo custo de produção.
Dá-se retenção de água a nível regional que pode ser utilizada, se
potável, para fins variados (rega, turismo, por exemplo).
Possível regulação do fluxo de inundações de um rio.
Desvantagens:
A construção de centrais hidroeléctricas geralmente exige a
formação de grandes reservatórios de água, o que provoca
profundas alterações nos ecossistemas.
Dependendo do tipo de relevo e da região onde se encontra o
empreendimento, as hidroeléctricas podem também ocasionar o
alagamento de terras e o deslocamento de populações
ribeirinhas.
Fig.1 – Energia Hidráulica(http://www.prof2000.pt/users/jorgeneto/8_D/Ale
xandre/hidrica.jpg)
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6 Projecto FEUP
As seguintes tabelas mostram a importância da hidroeletricidade na produção
de energia mundial, bem como os países mais consumidores
Tabela 2: Maiores consumidores de energia hidroeléctrica (2006 e 2007) em TWh
(http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/atlas_par2_cap3.pdf)
País 2006 2007 Variação Participação
1º China 435,8 482,9 10,8% 15,4%
2º Brasil 348,8 371,5 6,5% 11,9%
3º Canadá 355,4 368,2 3,6% 11,7%
4º Estados Unidos 292,2 250,8 -14,2% 8,0%
5º Rússia 175,2 179,0 2,2% 5,7%
6º Noruega 119,8 135,3 12,9% 4,3%
7º Índia 112,4 122,4 8,9% 3,9%
8º Venezuela 82,3 83,9 1,9% 2,7%
9º Japão 96,5 83,6 -13,4% 2,7%
10º Suécia 61,7 66,2 7,3% 2,1%
Tabela 3: Participação da hidroeletricidade na produção total de energia eléctrica em 2006 (http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/atlas_par2_cap3.pdf)
País %
1º Noruega 98,5
2º Brasil 83,2
3º Venezuela 72,0
4º Canadá 58,0
5º Suécia 43,\
6º Rússia 17,6
7º Índia 15,3
8º China 15,2
9º Japão 8,7
10º Estados Unidos 7,4
Outros Países 14,3
Mundo 16,4
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7 Projecto FEUP
2.1.3. Energia Geotérmica
Energia geotérmica é a energia obtida a partir do calor proveniente da
Terra, mais precisamente do seu interior.
Geotérmica provém do grego geo, "Terra" e Thermo, "calor",
literalmente "calor da Terra".
Devido a necessidade de se obter energia eléctrica de uma maneira
mais limpa e em quantidades cada vez maiores, foi desenvolvido um modo de
aproveitar esse calor para a geração de electricidade. Hoje a grande parte da
energia eléctrica provém da queima de combustíveis fósseis, como o petróleo e
o carvão mineral, métodos esses muito poluentes.
Parte do calor interno da Terra (5.000 °C) chega à crosta terrestre. Em
algumas áreas do planeta, próximas à superfície, as águas subterrâneas
podem atingir temperaturas de ebulição, e, dessa forma, servir para
impulsionar turbinas para electricidade ou aquecimento.
Fig. 2 – Energia Geotérmica (http://br.geocities.com/saladefisica5/leituras/geotermica30.jpg)
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8 Projecto FEUP
Vantagens:
Permitem poupar energia (75% de electricidade numa casa) uma
vez que substituem ar condicionado e aquecedores eléctricos.
São muito flexíveis, uma vez que podem ser facilmente
subdivididos ou expandidos para um melhor enquadramento, (e
aproveitamento de energia) num edifício, e isto, ficando
relativamente barato.
Libertam relativamente menos gases poluentes para a atmosfera
que outras fontes de energia não renováveis.
Desvantagens:
Se não for usado em pequenas zonas onde o calor do interior da
Terra vem á superfície através de géisers e vulcões, então a
perfuração dos solos para a introdução de canos é dispendiosa.
Os anti-gelificantes usados nas zonas mais frias são poluentes:
apesar de terem uma baixa toxicidade, alguns produzem CFC’s e
HCFC’s.
Este sistema tem um custo inicial elevado, e a barata manutenção
da bomba de sucção de calor (que por estar situada no interior da
Terra ou dentro de um edifício não está exposta ao mau tempo e
a vandalismo), é contrabalançada pelo elevado custo de
manutenção dos canos (onde a água causa corrosão e depósitos
minerais).
A seguinte tabela é referente à capacidade geotérmica instalada a nível
mundial.
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9 Projecto FEUP
Tabela 4: Capacidade Geotérmica instalada no mundo em 2007
(http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull28-3/art3.pdf)
País Capacidade (MW) País Capacidade (MW)
EUA 2687 Rússia 79
Filipinas 1969,7 Nova Guiné 56
Indonésia 992 Guatemala 53
México 953 Turquia 38
Itália 810,5 China 27,8
Japão 535,2 Portugal 23
Nova Zelândia 471,6 França 14,7
Gronelândia 421,2 Alemanha 8,4
El Salvador 204,2 Etiópia 7,3
Costa Rica 162,5 Áustria 1,1
Quénia 128,8 Tailândia 0,3
Nicarágua 87,4 Austrália 0,2
Total 9731,9
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10 Projecto FEUP
2.1.4. Energia Solar
Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de
energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol,
e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável
pelo homem, seja directamente para aquecimento de água ou ainda como
energia eléctrica ou mecânica.
No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410
W/m² de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo recto) com
o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é
reflectido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da
energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.
Vantagens
A energia solar não polui durante seu uso.
As centrais necessitam de manutenção mínima.
Os painéis solares são a cada vez mais potentes, ao mesmo
tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a
energia solar uma solução economicamente viável.
A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil
acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a
enormes investimentos em linhas de transmissão.
Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é
viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos
centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a
demanda energética nestes e consequentemente a perda de
energia que ocorreria na transmissão.
Desvantagens
Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia
para ser fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar
pode ser maior do que a energia gerada por ele.
Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de
energia.
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11 Projecto FEUP
Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a
situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite
não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios
de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais
onde os painéis solares não estejam ligados à rede de
transmissão de energia.
Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova
Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de
produção durante os meses de inverno devido à menor
disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente
cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações
diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade.
As formas de armazenamento da energia solar são pouco
eficientes quando comparadas por exemplo aos combustíveis
fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroeléctrica (água) e
a biomassa.
Fig. 3 - Incidência solar no mundo
(http://morgansolar.files.wordpress.com/2009/04/world_map.jpg)
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12 Projecto FEUP
2.2. Energias Renováveis Emergentes
2.2.3. Biomassa
A biomassa é utilizada na produção de energia a partir de processos
como a combustão de material orgânico produzida e acumulada num
ecossistema, porém nem toda a produção primária passa a incrementar a
biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia acumulada é
empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção.
Vantagens
O balanço do dióxido produzido na queima da biomassa é igual a
zero, devido à sua absorção no processo de fotossíntese.
A biomassa, como energia química, tem posição de destaque
devido à alta densidade energética e pelas facilidades de
armazenamento, câmbio e transporte.
Outras vantagens da biomassa são: baixo custo de aquisição, não
emite dióxido de enxofre, menor corrosão dos equipamentos
(caldeiras, fornos), menor risco ambiental e as suas emissões não
contribuem para o efeito de estufa.
Desvantagens
O uso da biomassa em larga escala também exige certos
cuidados que devem ser lembrados. Empreendimentos para a
utilização de biomassa de forma ampla podem ter impactos
ambientais inquietantes. O resultado poder ser destruição da
fauna e da flora com extinção de certas espécies, contaminação
do solo e mananciais de água por uso de adubos e outros meios
de defesa manejados inadequadamente. Por isso, o respeito à
biodiversidade e a preocupação ambiental devem reger todo e
qualquer intento de utilização de biomassa.
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13 Projecto FEUP
2.2.4. Energia Maremotriz
Fig.4 – Energia Maremotriz (http://www.nicomexnoticias.com.br/img_conteudo/energia_mares_voce_sabia.jpg)
Energia maremotriz é o modo
de geração de electricidade
através da utilização da
energia contida no movimento
de massas de água devido às
marés. Dois tipos de energia
maremotriz podem ser obtidos:
energia cinética das correntes
devido às marés e energia
potencial pela diferença de
altura entre as marés alta e
baixa.
As gigantescas massas de água que cobrem dois terços do planeta
constituem o maior colector de energia solar imaginável. As marés, originadas
pela atracção lunar, também representam uma tentadora fonte energética. Em
conjunto, a temperatura dos oceanos, as ondas e as marés poderiam
proporcionar muito mais energia do que a humanidade seria capaz de gastar —
hoje ou no futuro, mesmo considerando que o consumo global simplesmente
dobra de dez em dez anos.
Vantagens
A energia maremotriz é limpa, uma vez que, na transformação de
energia não produz poluentes derivados na fase operacional.
Desvantagens
A relação entre a quantidade de energia que pode ser obtida com
os actuais meios económicos e os custos e o impacto ambiental
da instalação de dispositivos para o seu processo impediram uma
notável proliferação deste tipo de energia. É também uma
tecnologia que apresenta baixo rendimento.
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14 Projecto FEUP
2.2.5. Energia do Hidrogénio
A energia do hidrogénio é a energia que se obtém a partir da
combinação do hidrogénio com o oxigénio produzindo vapor de água e
libertando energia que é convertida em electricidade. Existem já alguns
veículos que são movidos a hidrogénio.
Fig. 5 – Carro movido a
Hidrogénio
(http://www.techzine.com.br/wp-
content/uploads/2006/09/bmw4.jpg)
Vantagens
A sua matéria-prima (H2) é o elemento mais abundante do
universo. Este tipo de recurso energético consegue conciliar as
vantagens das energias renováveis e não-renováveis exploradas
hoje em dia. Não é poluente e tem um enorme valor energético,
superior ao das energias não-renováveis. Apresenta subprodutos
de reacção que são regeneráveis e reduzida emissão de gases
que provocam o efeito de estufa. Causa também uma redução da
poluição sonora, pois as células de hidrogénio trabalham
silenciosamente e disponibiliza grande utilidade a nível dos
transportes.
Desvantagens
É uma tecnologia dispendiosa, não se encontra isolado na
Natureza e causa dependência de hidrocarbonetos, petróleos e
seus derivados. Apresenta ainda problemas e custos associados
ao transporte e distribuição.
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15 Projecto FEUP
3. Portugal e as energias renováveis
3.1. Energia Solar Fotovoltaica
A potência fotovoltaica instalada em Portugal é, actualmente, de um
pouco mais de 1000 kWp, repartidos por: 52% no sector doméstico (sistemas
isolados da rede), 20% nos serviços (sistemas SOS, emissores das redes de
telemóvel, parquímetros e outros), 26% em sistemas ligados à rede e 2 % em
instalações de Investigação e Desenvolvimento. Na figura 6 mostra-se a
evolução das instalações fotovoltaicas em Portugal por tipo de instalação entre
1984e 2000.
Fig. 6 - Potência anual instalada em Portugal por tipo de aplicação (1984-2000)
(http://www.aguaquentesolar.com/publicacoes/16/FORUM_Relatorio-Sintese.pdf)
O país, devido às suas condições climáticas, possui excelentes
condições para a conversão fotovoltaica com índices de produção entre os
1000 e os 1500 kWh por ano, por cada kWp instalado.
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16 Projecto FEUP
3.2. Energia Solar Térmica
O trabalho realizado pelo Grupo Temático ―Solar Térmico Activo‖
permitiu mostrar que o solar térmico activo, em particular o aquecimento de
água com colectores solares, é uma forma de aproveitamento para a qual
Portugal dispõe de um recurso energético de grande abundância - entre os
maiores a nível europeu. Verifica-se também que Portugal dispõe de
tecnologia, pelo menos ao mesmo nível do resto da Europa dos 15, existindo
inclusivamente produtos inovadores no âmbito europeu.
Verifica-se, no entanto, que o mercado actual é muito pequeno e que as
empresas que trabalham no sector são de um modo geral pequenas empresas
com capacidades financeiras limitadas. Sente-se ainda a necessidade de
formação de pessoal especializado em quantidade para desenvolver o
mercado. Foi feito um trabalho de levantamento do potencial de aplicação de
sistemas solares térmicos activos em diferentes sectores: doméstico, indústria
e serviços.
Na tabela 5 apresentam-se os valores correspondentes ao potencial
máximo de aplicação de sistemas solares térmicos para AQS e AQP até 2010
em Portugal.
Tabela 5: Potencial máximo de aplicação de sistemas solares térmicos
(http://www.aguaquentesolar.com/publicacoes/16/FORUM_Relatorio-Sintese.pdf)
Ac (m2) Contribuição Energética
E útil E final
(Mtep/ano)
Doméstico AQS 7 468 112 0.424 0.583
Indústria e
Serviços
AQS 224 669 0.021 0.022
AQP 6 907 095 0.448 0.527
Total 14 619 876 0.893 1.132
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17 Projecto FEUP
Para determinação de um potencial exequível no horizonte de 2010,
consideraram-se diferentes factores de exequibilidade por sector. Na Figura 1
está o valor correspondente à área de colectores a instalar até 2010
considerando os referidos factores que são assinalados entre parêntesis à
frente de cada sector. O valor total considerado exequível até 2010 é de 2 801
446 m2 a que corresponde uma energia útil produzida de 0.165 Mtep e uma
energia final de 0.213 Mtep no ano de 2010. Sendo o recurso abundante,
estando a tecnologia disponível, existindo um vasto potencial de aplicação e
sendo muito significativos os benefícios ambientais, é legítimo perguntar
porque é ainda não se observou em Portugal o desenvolvimento do solar
térmico activo, como se verifica noutros países europeus? Para responder a
esta pergunta foi feito um levantamento das barreiras ao desenvolvimento do
solar térmico.
A identificação de barreiras foi feita com base na experiência dos
elementos do Grupo Temático, mas também ouvindo outras pessoas
intervenientes neste sector em reuniões promovidas pelo FORUM ―Energias
Renováveis em Portugal‖.
As barreiras identificadas foram classificadas em cinco grandes tipos:
A. Elevado investimento inicial.
B. Fraca credibilidade/má reputação.
C. Pouco conhecimento por parte do grande público.
D. Constrangimentos a nível da construção dos edifícios.
E. Falta de informação credível sobre o sector.
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18 Projecto FEUP
3.3. Biocombustíveis
A Comunidade Europeia tem advogado a concretização de um conjunto
de acções destinadas a promover a diversidade de utilização de combustíveis
obtidos a partir de energias renováveis. Nessa medida, os Estados-Membros
devem:
1) assegurar a promoção de uma quota de mercado de 7% para os
biocombustíveis em 2010;
2) encorajar a redução do diferencial de preços entre os biocombustíveis
e os combustíveis tradicionais;
3) incrementar a promoção voluntária da distribuição dos
biocombustíveis em larga escala pelas companhias petrolíferas;
4) intensificar os esforços de pesquisa neste sector.
Dos combustíveis de origem renovável que se encontram actualmente
disponíveis, destacam-se pela sua importância, os álcoois (etanol e metanol)
ou os seus derivados (ETBE e MTBE) e os ésteres metílicos de óleos vegetais
(girassol, colza, etc.) sendo os primeiros utilizados essencialmente em motores
Otto de combustão e os segundos em motores Diesel.
Problemas recentes associados à contaminação de lençóis freáticos e
aquíferos nos EUA pelo metanol e MTBE, colocam seriamente em causa a sua
utilização. Nesses termos, apenas o etanol e seus derivados, bem como os
ésteres metílicos de óleos vegetais – biodiesel - constituem alternativas
aliciantes aos combustíveis convencionais.
O biodiesel é largamente utilizado em diversos países Europeus, com
especial relevância em França e Alemanha, o mesmo acontecendo com o
etanol no Brasil e EUA e o ETBE em França. Em Portugal, as condições de
produção e utilização destes combustíveis encontram-se fortemente cerceadas
por um conjunto de barreiras de cariz não tecnológico.
Da utilização de biocombustíveis resultam vários benefícios de natureza
económica (redução da factura energética, promoção de actividades capazes
de geração local de riqueza), social (criação líquida de emprego, fixação de
populações, combate à desertificação), estratégico (diminuição da dependência
energética, promoção dos recursos energéticos endógenos) e ambientais
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19 Projecto FEUP
(comparativamente à cadeia de produção de combustíveis fósseis, a produção
de biodiesel permite evitar a emissão de 2,17 toneladas de CO2/ton de éster
produzido; também a utilização de ETBE em detrimento do MTBE como aditivo
às gasolinas permite evitar cerca de 1,4 toneladas de CO2/ton de bioetanol
produzido).
Fig. 7 – Biocombustíveis
(http://byfiles.storage.live.com/y1p-9HVaklzf4-Mu_7mP5C4h-iTIg-
qbCzEtFeOfU6SEKHVKAICz2pFXXVmrWmasU9c3dypJmGGEhU)
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20 Projecto FEUP
3.4. Biomassa
Os quadros seguintes sintetizam quantidades indicativas de biomassa
florestal de acordo com a proveniência, distinguindo a produção de biomassa
florestal e a efectiva disponibilidade deste recurso energético, valores estes
obtidos com base na informação disponível, cujos valores reais se pensa são
algo superiores.
Tomando como base apenas os 557 estabelecimentos industriais da
CAE 20 que, no ano de 1999, remeteram os mapas de resíduos ao Instituto
dos Resíduos, verifica-se que foram declarados mais de 1 085 700 toneladas
de "Resíduos Industriais de Biomassa", das quais cerca de 15% não
apresentavam como destino a valorização.
Se até agora não tem sido possível quantificar a produção de biomassa
resultante de um conjunto alargado de actividades agrícolas, das quais se
destacam, como fontes de oportunidade, os resíduos agrícolas provenientes da
vinha e da indústria do vinho, o potencial decorrente das podas dos olivais e do
bagaço de azeitona, a biomassa proveniente das podas de árvores de fruto e
as oportunidades resultantes da transformação industrial quer das frutas quer
de frutos secos, ou ainda os sobrantes das culturas de arroz e trigo, já
merecem actualmente maiores oportunidades de contabilização as diversas
formas existentes de biomassa de origem animal, até porque a sua declaração
é obrigatória a nível nacional. De igual modo, as existências do sector avícola
(600 mil t/ano) permitem antever uma oportunidade de valorização energética
desses resíduos. Além disso, embora numa situação pontual de resolução de
um problema nacional, foram quantificadas pelo Governo as disponibilidades
das farinhas de carne, levando a antever a possibilidade de virem a ser
instaladas em Portugal unidades para produção adicional de energia para
escoamento deste recurso com valorização energética.
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21 Projecto FEUP
Tabela 6: Produção de biomassa florestal
(http://www.aguaquentesolar.com/publicacoes/16/FORUM_Relatorio-Sintese.pdf)
Tipo de Resíduo Quantidade
(106 ton/ano)
Matos (incultos) 4.0
Matos (sob-coberto) 1.0
Produção de Lenhas 0.5
Ramos e Bicadas 1.0
Total 6.5
Tabela 7: Disponibilidade potencial de biomassa florestal
Tipo de Resíduo Quantidade
(106 ton/ano)
Matos 0.6
Biomassa proveniente de Áreas Ardidas 0.4
Ramos e Bicadas 1.0
Total 2.0
Tabela 8: Potencial disponível de resíduos da floresta e da transformação
da madeira (ITM), para produção de energia
Tipo de Resíduo Quantidade
(106 ton/ano)
Floresta 2.0
Industria Transformadora da Madeira 0.2
Total 2.2
A contabilização energética de todos estes resíduos permite concluir
pela disponibilidade de diversas formas de biomassa, capazes de vir a
viabilizar, na próxima década, a instalação de cerca de duas centenas de MWe
de potência eléctrica, estimada com base na Directiva Europeia 2001/77/EC de
promoção da geração de electricidade a partir das fontes renováveis,
correspondendo esse potencial de geração de electricidade a um rendimento
de 30%, potencial este que poderá ser bem superior se se optar por novas
tecnologias avançadas de combustão, com eficiência acima de 40%.
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22 Projecto FEUP
3.5. Geotermia
O conhecimento
científico dos recursos
geotérmicos Portugueses,
graças aos trabalhos de
vários investigadores, é
apreciável, não sendo essa a
limitação ao lançamento de
operações industriais.
Fig. 8 – Aproveitamento Geotérmico
(http://www.entreparticulares.com.br/wp-content/uploads/2009/02/geotermia.jpg)
Nos Açores estão inventariados 235 MWe distribuídos pelas ilhas de
São Miguel, Terceira, Graciosa, Pico, S. Jorge, Faial, Flores e Corvo. Na Ilha
de S. Miguel estão em funcionamento regular as Centrais Geotérmica da
Ribeira Grande e do Pico Vermelho com a potência de 14 MWe. As
necessidades eléctricas da Ilha de S. Miguel são já supridas em cerca de 40%
(105 GWh, representando uma economia de 23 ktep e uma redução de
emissão de 50 kton de CO2), pela energia geotérmica. Das projecções
efectuadas conclui-se que a contribuição da energia geotérmica na Ilha
Terceira em 2005 ultrapassará os 50% da quota de mercado, incrementando,
consequentemente, a quota geotérmica ao nível do arquipélago para um valor
superior a 30%.
No arquipélago da Madeira só recentemente foram divulgados, em
algumas áreas, indicadores de algum potencial geotérmico para aplicações
directas. Em Portugal Continental, no domínio da geotermia tradicional, da qual
se excluem as altas temperaturas, o potencial geotérmico pode ser aproximado
por duas vias: (i) o do desenvolvimento dos recursos da meia centena de pólos
termais existentes com temperaturas entre 20 e 76 ºC, com potências
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23 Projecto FEUP
avaliadas em cerca de 20 MWt e, (ii) do aproveitamento de aquíferos profundos
nas orlas sedimentares ocidental e algarvia, revelados pelos furos de
reconhecimento petrolífero. No primeiro caso temos em funcionamento, desde
os meados dos anos 80, pequenos aproveitamentos (3 MWt) em Chaves e S.
Pedro do Sul. Outros pólos interessantes, conjugando disponibilidades do
recurso e mercado, situam-se em Caldas da Rainha, Manteigas, Monção e
Vizela. No caso das Bacias Sedimentares entrou em funcionamento em 1992 o
projecto geotérmico do Hospital da Força Aérea no Lumiar, em Lisboa, com a
potência de 0,6 MWt, obtida a partir de um furo com 1500 m (50 ºC à cabeça
da captação).
Em relação à geotermia nova, a que poderá fazer apelo aos aquíferos ou
formações geológicas a temperatura normal, o potencial é enorme.
Considerando apenas captações de água já existentes fornecendo mais de
20l/s o potencial total para aquecimento e climatização será da ordem de 5
TWht.
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24 Projecto FEUP
3.6. Oceanos
O sistema de coluna de água oscilante com turbina de ar, de que é
exemplo a central construída na Ilha do Pico, Açores, é o mais desenvolvido e
o mais bem sucedido dos sistemas instalados na costa ou próximos da costa.
Os problemas de transporte de energia para terra e de acesso para
manutenção são de relativamente fácil resolução. Em contrapartida, a
localização depende dum conjunto de factores geomorfológicos favoráveis na
vizinhança imediata da costa, e os bons locais para construção não abundam.
O sistema AWS, com tecnologia essencialmente holandesa, é um dos raros
sistemas offshore que atingiram a fase de construção de protótipo. Os sistemas
offshore estão menos dependentes das condições de costa, e (em longas
séries ao longo da costa) são os mais adequados para o aproveitamento da
energia das ondas em grande escala. As dificuldades associadas à sua maior
complexidade, transporte de energia para terra, amarração ao fundo e acesso
para manutenção têm impedido que o seu grau de desenvolvimento atingisse o
da coluna de água oscilante.
A Europa (Reino Unido, Portugal, Irlanda, Holanda, Noruega,
Dinamarca) e alguns outros países (Japão, Índia, China, Austrália, EUA) têm
desempenhado o papel mais importante no desenvolvimento da utilização
da energia das ondas. Em alguns destes países têm-se criado empresas
e consórcios visando a comercialização desta forma de energia. No âmbito do
programa JOULE da Comissão Europeia foi criada uma European Wave
Energy Network (2000-2003) com participação de 8 países europeus. Em
Outubro de 2001 foi assinado, no âmbito da International Energy Agency, um
Implementing Agreement of Ocean Energy (de que Portugal é o país
coordenador).
As zonas costeiras portuguesas (em especial a costa ocidental do
continente e as ilhas dos Açores) têm condições naturais entre as mais
favoráveis em qualquer parte do mundo para o aproveitamento da energia das
ondas. A energia que chega à costa ocidental do continente (500 km) é de
cerca de 120 TWh/ano. A conversão de apenas 1% desta energia em energia
útil (muito aquém do que é tecnicamente viável) produziria 1,2 TWh/ano, o que
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25 Projecto FEUP
(para um factor de carga de 0,25) corresponderia a uma potência instalada de
550 MW.
Estando a tecnologia ainda em fase de demonstração, qualquer
estimativa da contribuição das ondas para o sistema eléctrico nacional em
2010 terá um elevado grau de incerteza; admitindo que as tecnologias
actualmente em desenvolvimento (e eventualmente outras) terão então atingido
a fase de comercialização, as perspectivas podem exceder 50 MW de potência
instalada. Em termos de I&D, Portugal é um dos países pioneiros, estando a
competência específica nesta área essencialmente concentrada no Instituto
Superior Técnico e no INETI. O projecto do Pico permitiu às empresas nele
participantes adquirir experiência neste domínio. Numa perspectiva mais lata,
existe substancial capacidade técnica em Portugal na área do mar,
nomeadamente engenharia costeira, portuária e naval. A engenharia offshore é
uma área de menor capacidade nacional, em comparação com alguns países
do Norte da Europa.
Fig. 9 – Energia dos Oceanos (http://media.economist.com/images/20080607/2308TQ21.jpg)
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26 Projecto FEUP
3.7. Energia Eólica
Portugal tem grandes tradições no aproveitamento da energia do vento,
desde a moagem de cereais à navegação à vela, sendo mesmo pioneiro na
utilização da tecnologia. Na fase actual, caracterizada por grandes
aproveitamentos destinados à geração de electricidade, não se verificou,
contudo, idêntico pioneirismo.
A ausência de acções de caracterização do potencial eólico, a falta de
incentivos ao aproveitamento das energias renováveis em geral, a menor
sensibilidade relativamente a problemas de natureza ambiental e as
especificidades do caso Português no que respeita à produção e distribuição
de electricidade, terão estado na base deste atraso.
Este quadro conheceu nos últimos cinco anos alguns desenvolvimentos.
O Programa Energia, primeiro (1995), e as alterações introduzidas ao quadro
legislativo em 1999, atraíram alguns promotores de investimentos mas, ainda
assim, as condições eram menos aliciantes do que as verificadas nos países
mais favoráveis à tecnologia.
Apesar das dificuldades foram surgindo parques, havendo mesmo
planos para a construção de alguns dos maiores projectos da Europa. Estão
actualmente ligados à rede cerca de 125 MW (114 MW no Continente). Em
construção haverá mais 57 MW, prevendo-se que no final de 2001 possam
estar em funcionamento cerca de 150 MW.
(http://www.aguaquentesolar.com/publicacoes/16/FORUM_Relatorio-
Sintese.pdf)
Na seguinte figura pode-se observar a crescente evolução da energia
eólica em Portugal, desde 1989 até 2001
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27 Projecto FEUP
Fig. 10 – Energia eólica em construção/acumulada em Portugal
(http://www.aguaquentesolar.com/publicacoes/16/FORUM_Relatorio-Sintese.pdf)
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28 Projecto FEUP
4. Estratégia a seguir por Portugal
Portugal, no que diz respeito a energias renováveis, tem bastantes
vantagens geográficas, dada a sua proximidade do mar, a sua situação eólica,
o elevado número de horas solares por ano, entre muitas outras, e por isso
deve apostar fortemente nestas novas fontes energéticas, mas também nas
convencionais que têm provado ser uma solução à crise energética mundial.
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29 Projecto FEUP
Conclusão
Com este trabalho concluiu-se que o aparecimento de novas energias
renováveis impulsionou fortemente o mercado energético não só em Portugal,
mas a nível global, o que a médio e longo prazo trará grandes benefícios à
sociedade, já que passam a existir mais fontes energéticas a serem exploradas
pelas empresas, o que leva a uma maior procura por parte da comunidade
consumidora.
Toda a pesquisa realizada pelos elementos do grupo levou a um
enriquecimento por parte dos mesmos, já que se adquiriram conhecimentos
sobre as novas energias, o seu funcionamento e as aplicações que podem ter
no nosso dia-a-dia.
Com todas estas fontes energéticas emergentes, em adição às
convencionais, as energias renováveis tendem cada vez mais a tirar o lugar
aos combustíveis fósseis, que para além de como o nome indica, serem finitos,
são na sua maioria, fontes poluentes.
Posto isto, a conclusão é óbvia: as energias renováveis são o futuro!
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30 Projecto FEUP
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