UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPEGerao deEnergiaBreve AnliseMikaelle Lucindo, Rafael Rodrigo Maraj,Rafael Melo, Elder Vasconcelos e NailysSena

4INTRODUO

No sculo XIX, o lucro obtido pelo caf favoreceu s primeiras iniciativas douso de energia eltrica no pas, a comear pela primeira instalao de iluminaoeltrica permanente em 1879, com a inaugurao da Estao Central da Estrada de FerroD. Pedro II. A instalao da iluminao da estrada de ferro durou sete anos.

No ano de 1893, o engenheiro Arthur Thir incentivou a criao da primeirausina hidreltrica, localizada em Ribeiro do Inferno, afluente do rio Jequitinhonha,com 0,5 MW (megawatt) de potncia e linha de transmisso de dois quilmetros.Porm, a primeira usina de porte que entrou em operao foi a Marmelos Zero, em1889. Essa usina, localizada no municpio de Juiz de Fora (MG), gerou energia para afbrica de tecidos e para a iluminao da cidade.

Enquanto a gerao de energia eltrica, movimentada pela criao das usinas,crescia em todo o pas, Delmiro Gouveia sonhava com a possibilidade de trazer para oNordeste algo que movimentasse a economia e impulsionasse a esperana do povosertanejo. Quando Dantas Barreto foi eleito presidente de Pernambuco, Delmiro viu apossibilidade da aprovao do projeto da usina hidreltrica na Cachoeira de PauloAfonso. Dantas Barreto, no entanto, no aderiu idia e o ento projeto de gerao deenergia para o Nordeste s veio a se tornar real 40 anos depois e mesmo assim muitodiferente do que havia sido planejado, devido resistncia do estado de Pernambuco.Entra em operao assim, a pequena usina hidreltrica de Angiquinhos, no ladoalagoano do rio So Francisco.

Somente aps a criao da primeira empresa de eletricidade pblica, a CHESF(Companhia Hidro Eltrica do So Francisco), foi que a ideia de Delmiro Gouveia foicolocada em prtica e com o aproveitamento do potencial energtico da Cachoeira dePaulo Afonso construiu-se a usina de Paulo Afonso I.

Em 1961, entrou em operao a usina de Paulo Afonso II. Em 1970, a usina dePaulo Afonso III e em 1979, Paulo Afonso IV.

Nesse meio tempo, inauguraram-se no pas duas novas usinas hidreltricas:Apolnio Sales e Sobradinho.

Em 1974, entra em operao a empresa de Itaipu, com o capital de uma empresabrasileira, a Eletrobrs, e de uma empresa paraguaia, a Ande. Atualmente, a usina de

5Itaipu a maior produtora de energia eltrica do pas e a maior usina hidreltrica domundo. Ela responsvel por 24% da energia do pas e por 95% da energia consumidano Paraguai.

Em 1994, a CHESF inaugura sua maior usina: a usina hidreltrica de Xing,construda entre os estados de Sergipe e Alagoas. Essa empresa a ltima da CHESF etem muita importncia para a regio Nordeste.

6DESENVOLVIMENTO

1. Usina de Gerao de Energia

As usinas geradoras de energia tem por finalidade a gerao de energia atravsdo aproveitamento do potencial de fontes energticas como o caso da gua, do vento,da mar, do sol entre outros. Essas usinas formam um verdadeiro conjunto industrial deobras e mquinas que transformam em energia eltrica outra forma de energia jexistente, para isso se faz necessrio o estudo geogrfico da rea a fim de verificarpossveis potenciais energticos presentes na regio.

a partir disso que usina instalada, se aproveitando dos recursos energticosde maior qualidade, visando uma energia limpa, durvel e, relativamente, de baixocusto.

A tabela abaixo mostra o potencial energtico de alguns recursos e s usinas asquais necessitam do aproveitamento de tal potencial.

Potencial Energtico Tipo de Usina Geradora

gua Fluvial Usina Hidreltrica

Raios Solares Usina Solar

Vento Usina Elica

Queima de combustveis fsseis Usina Termeltrica

Fisso e fuso nuclear Usina Nuclear

Nascentes Hidrotermais Usina Geotrmica

Gravitacional Usina Mar-motriz

Queima de resduos Usina de Biomassa

72. Tipos de Usinas de Gerao de Energia Eltrica2.1. Usina Hidroeltrica

Usinas hidreltricas devem ser construdas em locais em que haja um grandepotencial energtico por meio de gua fluvial. Regies onde existam rios largos e comdesnveis considerveis so regies promissoras para a instalao de uma usinahidreltrica. A construo desse tipo de usina requer grande extenso territorial,causando grandes impactos sociais e ambientais como a alterao do funcionamento dosrios, inundaes de extensas reas de produo de alimentos florestas, alteram oambiente, alm de gerarem resduos nas atividades de manuteno dos equipamentos dausina.

2.1.2.Constituio

As usinas hidreltricas apresentam em sua constituio:

Reservatrio: o lugar onde a gua fica represada, forma-se uma lagoa antes dabarragem;

Barragem: grande estrutura construda para acumular a gua que chega do rio.Normalmente construda como alvenaria ou concreto;

Porta de controle: equipamento responsvel pelo controle do volume da guaque passa pelo conduto e vai para a turbina;

Conduto forado: so canalizaes onde a gua escoa sob presso diferente daatmosfrica;

Vertedouro: faz o controle do nvel da gua na barragem, para evitar excesso degua no reservatrio durante as cheias do rio. Pode ter ou no comporta;

Turbina: transforma a energia da gua em energia mecnica, ou seja, a turbinagira quando a gua passa por suas ps;

Gerador : equipamento que transforma a energia mecnica da turbina em energiaeltrica.

8Nas hidreltricas existem tambm as casa de mquinas onde abriga as turbinas,os geradores e outros equipamentos.

2.1.3. Funcionamento

Para a transformao da energia mecnica da gua, que ir movimentaras turbinas, em energia eltrica necessrio que exista um desnvel hidruliconatural ou criado por uma barragem, para captao e conduo da gua turbina,situada sempre em nvel to baixo quanto possvel em relao captao.

Primeiramente, capta-se gua em um reservatrio. Ento, ela conduzidasob presso por tubulaes foradas at a casa de mquinas, onde esto instaladas asturbinas e os geradores. A turbina, sucessora das antigas rodas dgua, formadapor um rotor ligado a um eixo. A presso da gua sobre as ps do rotor da turbinaproduz um movimento giratrio do eixo da turbina, transformando a energiahidrulica em um trabalho mecnico, que por sua vez aciona o gerador. O gerador um equipamento composto por um eletrom e por um fio bobinado. O movimentodo eixo da turbina produz um campo eletromagntico dentro do gerador,provocando o aparecimento de uma corrente eltrica.

92.2. Usina Solar

A instalao deste tipo de usina normalmente feita em regies com baixa taxade nebulosidade, onde na maior parte do ano os dias so ensolarados, e com baixaumidade relativa do ar e clima mais seco, pois assim, no h tambm um grande ndicede pluviosidade, obtendo melhores resultados na gerao.

O aproveitamento da energia solar tem ocorrido em baixa escala tendo em vistao alto custo de produo dos painis. Entretanto, com o investimento adequado, asusinas solares podero substituir outros tipos de gerao que causam um alto impactoambiental.

2.2.1. Constituio

A gerao de energia a partir de raios solares divide-se em dois tipos de usina:Termo solar e fotovoltaico.

2.2.1.1. Usina Termo Solar.

As usinas termo solares so basicamente constitudas por:

Sistema de espelhos: so vrios espelhos organizados parabolicamente, com ainteno de direcionar os raios solares para o receptor.

Receptor: localizado no foco do sistema de espelhos, recebe a radiao solarrefletida, responsvel por aquecer o leo ou o sal liquefeito.

Tubos: tipo de receptor que conduz o leo ou o sal liquefeito. Reservatrio: armazena gua responsvel por esfriar o leo ou o sal liquefeito. Turbina: aproveita a energia mecnica do vapor que sai do fluido aquecido pela

usina. Gerador: transforma a energia mecnica adquirida pela turbina em energia

eltrica.

2.2.1.2. Usina Fotovoltaica.

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So usinas basicamente constitudas por:

Painis fotovoltaicos: captam a energia luminosa do Sol e transforma-a emenergia eltrica.

Baterias: armazenam a energia eltrica captada, para abastecer as instalaes emperodos noturnos ou de baixa intensidade luminosa.

Inversor de corrente: transforma a corrente contnua produzida pelos painis ouproveniente da bateria em corrente alternada.

Painel fotovoltaico.

2.2.2. Funcionamento

2.2.2.1. Usina Termo Solar:

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O principio de funcionamento dessas usinas o aquecimento de gua a partir dareflexo da luz solar em canos ocos com fluidos circulando em seu interior, provocandoo aquecimento da mesma. Baseia-se na utilizao dos coletores de focalizao centralou linear. Esses coletores so dispositivos com formato cilndrico e superfcie comseo parablica. Tm por objetivo refletir sobre uma superfcie tubular chamadaabsorvedor, situada ao longo da linha focal da parbola, toda a radiao solar incidente.

Essa radiao concentrada sobre o absorvedor provoca um grande aumento datemperatura em um fluido contido no interior desse tubo, sendo esse calor, ento, usadoem um ciclo termodinmico.

Este fluido bombeado em um circuito fechado, e aps ser aquecido pelaradiao solar refletida pelos espelhos, direcionado a um trocador de calor no qualcontm gua. Aps a troca de calor, o fluido trmico retorna para o ciclo deaquecimento. Na troca de calor gerado vapor e esse responsvel por movimentaruma turbina, que est acoplada no eixo de um gerador, responsvel pela transformaoda energia mecnica em eltrica.

2.2.2.2. Usina Solar Fotovoltaica:

Os raios do sol, ao atingirem ao painel fotovoltaico, produzem eletricidade, sob aforma de corrente contnua, similar s das pilhas e baterias automotivas. Esta energiapode ser acumulada em baterias e utilizada noite ou em longos perodos de mautempo. Inversores so necessrios para converter essa energia eltrica de correntecontnua em corrente alternada, possibilitando a utilizao direta em uma residncia.

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2.3. Usina Elica

A instalao deste tipo de usina requer estudos especficos sobre as condiesclimticas, como o deslocamento das massas de are sobre o relevo e a interfernciaque o mesmo causa na frequncia, velocidade e direo dos ventos.

As regies para realizar a instalao deste tipo de usina necessitam de muitoespao fsico, e juntamente com a alta taxa de rudo produzida pelas hlices, fazem comque a instalao seja feita em regies deslocadas dos centros consumidores e que osventos no possuam variaes bruscas em velocidade e frequncia para no danificar osequipamentos.

2.3.1. Constituio

So constitudas por aero geradores, e esses so constitudos por hlices,gerador, freio a disco, sistema de engrenagens, torre de sustentao, sistema de controlee sistema de armazenamento.

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2.3.2. Funcionamento

A incidncia dos ventos nos rotores, ou hlices, provoca rotao nas ps doaerogerador, que converte a energia cintica dos ventos em potncia mecnicarotacional no eixo do rotor. Essa potncia mecnica ento transmitida ao gerador, queatravs de um processo de converso eletromecnica, produz uma potncia eltrica desada. As ps dos aerogeradores so dispositivos aerodinmicos com perfisespecialmente desenvolvidos, e seu formato equivale s asas dos avies, e quefuncionam pelo princpio fsico da sustentao.

2.4. Usina Termoeltrica ou Termeltrica

A Usina Termoeltrica Geralmente apresenta altos ndices de periculosidadedevido ao seu funcionamento estar dependente de algum tipo de combustvel fssilcomo petrleo, gs natural ou carvo.

Dentre os problemas ambientais resultantes, podemos citar:

Emisso de gases que contribuem para o efeito estufa, tais como o dixido decarbono (CO2);

No caso das usinas trmicas a carvo e leo, tambm h emisso de dixido deenxofre(SO2) e nitrognio(N2), que se liberados na atmosfera podem ocasionarchuvas cidas prejudiciais agricultura e florestas.

Geram resduos nas atividades de manuteno de seus equipamentos. Configura uma fonte no renovvel de energia e muito cara, pois exige constante

compra de matria-prima (combustvel) para realizar a transformao emenergia eltrica.

Porm, h a vantagem de poder ser instalada prximo aos centros consumidores,pois no necessrio muito espao fsico e no h problemas de rudos. Com isso, huma economia no valor a ser gasto para realizar a transmisso da energia para oconsumo, e a reduo de at 16% nas perdas ao longo das linhas de transmisso, pelocaminho at o centro consumidor ser mais curto.

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2.4.1. Constituio

So basicamente constitudas por: Caldeira: responsvel pelo aquecimento da gua, normalmente a gua aquecida

pela queima de combustveis fosseis. Chamin: libera os gases produzidos pela queima dos combustveis. Turbina: aproveita a energia do vapor da gua que gira suas ps, recebendo

energia mecnica. Condensador: responsvel por condensar o vapor da gua que movimentou a

turbina, fazendo-o voltar ao seu estado inicial. Gerador: transforma a energia mecnica da turbina em energia eltrica. Bombas de gua: responsveis pela movimentao da gua por todo o sistema

gerador.

2.4.2. Funcionamento

Funciona com algum tipo de combustvel fssil como petrleo, gsnatural ou carvo, que queimado na cmara de combusto juntamente com o ar queaumenta sua presso, aumentada atravs de um compressor axial anteposto a cmara.Essa unio transportada turbina, sendo transformada em potncia de eixo, realizandotorque na turbina. Os gases provenientes da turbina, ou seja, os gases de exausto sodirecionados a uma caldeira de recuperao de calor que pode ser aquatubular ouflamotubular.

Em se tratando da aquatubular: a gua passa por dentro das serpentinas dacaldeira, passando por vrios estgios:

Evaporador Economizador Superaquecedor

Em todos os estgios, h uma troca de calor com os gases de exausto, criandoassim uma grande massa de vapor que ento ser direcionada a uma turbina vapor.

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Essa gua pode provir de um rio, lago ou mar, dependendo da localizao da usina.O vapor movimentar as ps de uma turbina, por sua vez, conectada a um

gerador de eletricidade. O vapor resfriado em um condensador, a partir de um circuitode gua de refrigerao, e no entra em contato direto com o vapor que ser convertidooutra vez em gua, que volta aos tubos da caldeira, dando incio a um novo ciclo.

2.5. Usina Nuclear

Caracterizam-se pelo uso de materiais radioativos, que atravs de uma reaesnucleares produzem calor, que mais tarde ser transformado em energia eltrica. umafonte de energia relativamente limpa e segura. As usinas nucleares podem ser instaladasprximo aos centros consumidores

O nico perigo que este tipo de usina representa a falha durante algumaoperao, ou no controle das reaes nucleares. Apesar de falhas serem extremamenteraras, ao ocorrer, as consequncias so desastrosas. Exemplos claros dos danos causadospor radiao de vazamentos por falta de controle em estao geradora de energianuclear o caso de Chernobyl e, mais recentemente, em Fukushima

2.5.1. Constituio

So constitudas por:

Reator: local onde ocorre a reao nuclear no elemento. Condensador: condensa o vapor depois de mover a turbina. Turbina a vapor: equipamento que recebe energia mecnica do vapor. Gerador: transforma a energia mecnica da turbina em energia eltrica. Vaso de Conteno: abriga o reator, normalmente feito de ao.

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2.5.2. Funcionamento

Nas usinas nucleares, o processo de obteno de energia d-se atravs da fissonuclear para produzir energia trmica em elementos qumicos, geralmente o urnio.

O ncleo de um reator consiste de um conjunto de vrios tubos longos compastilhas de dixido de urnio, substncia que contm tomos de urnio. No urnioocorre uma reao em cadeia causada pelas fisses do urnio-235 dentro dos reatores. Oque acontece dentro dos reatores o bombardeamento dos tomos de urnio comnutrons, transformando assim o urnio-235 em urnio-236, que instvel. Ele ento sedivide, liberando energia, que absorvida pelo material do reator na forma de calor.

Analogamente usina termoeltrica, o calor usado para vaporizar gua. Ovapor forado a passar pelas ps de uma turbina e a gir-la - a energia trmica transformada em energia mecnica de rotao. O eixo da turbina comunica-se com umgerador, que transforma a energia mecnica em energia eltrica.

2.6. Energia da Biomassa.

So usinas geradoras que aproveitam do gs metano para gerar energia, esse gsmetano proveniente da decomposio de matria orgnica.

2.6.1. Funcionamento

O princpio de funcionamento praticamente o mesmo de uma usinatermeltrica. A biomassa (casca de arroz, cavaco de madeira, produtos e resduosagrcolas, resduos florestais, resduos pecurios, lixo) queimada na caldeira,aumentando a temperatura da gua at a formao de vapor que, conduzido at aturbina, a faz girar. A turbina a vapor est acoplada a um alternador que, girando seurotor imerso, gera um campo magntico que, por sua vez, gera corrente eltrica.

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3. Gerao e Transmisso

3.1. Gerao

Gerao de energia compreende a transformao de um tipo de energia poroutro, a eltrica, atravs de meios fsicos ou qumicos, como:

Movimento: induo eletromagntica; Luz: clulas fotovoltaicas; Energia qumica: eletrlise.

Por meio da induo eletromagntica, descoberta por Faraday, possvel obterenergia eltrica atravs da capacidade de produo de diferenas de potenciais ecorrentes eltricas a partir do movimento de peas condutoras, imersas em camposeltricos.

A gerao de energia nas usinas em corrente alternada, em frequnciascorrespondentes s dos movimentos de rotao dos eixos dos geradores. Isso requer aobteno de energia de movimento (cintica) para o eixo de uma turbina, pois omovimento dela responsvel pelo movimento de condutores em campos magnticos,gerando a energia eltrica. Essa energia cintica deriva, predominantemente, de trstipos de energia potencial:

Da gua (hidrulica): usinas hidreltricas; Do petrleo e seus derivados, do carvo e do gs natural: usinas

termeltricas; Dos combustveis nucleares: usinas termonucleares.

Da energia eltrica gerada mundialmente, cerca de 64% provm de termeltricas,19% de hidreltricas e 17% de termonucleares. No Brasil, mais de 90% provm dehidreltricas.

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3.2. Transmisso

Diferente da gerao, a transmisso de energia eltrica pode ser feita em correntecontnua (CC) ou alternada (CA). No entanto, se a distncia envolvida na transmissoda energia maior que 700 km, so mais econmicos transmiti-la convertida em CC.

Deve-se considerar, ainda, que para transportar grandes quantidades de energiaso necessrias diferenas de potenciais altas, pois o processo envolve perdas,principalmente por efeito Joule (perda por calor, oriunda da passagem de correnteeltrica por determinado condutor). Assim, de acordo com a distncia a ser coberta pelarede, existem tenses de transmisso padronizadas, sendo as mais utilizadas:

Alta Tenso (AT): 138 e 230 kV Extra-Alta Tenso (EAT): 345, 440, 500 e 765 kV Ultra-Alta Tenso (UAT): 1000 e 1200 kV

4. Principais Usinas Geradoras: Capacidade e Localizao

A produo energtica do Brasil compreende-se por 90% de usinas hidreltricase 10% de fontes alternativas. Segundo dados governamentais, a maior usina produtorade energia eltrica do tipo hidreltrica e, a de menor capacidade, uma do tipotermoeltrica.

PosioUsina Potncia(MW) Tipo de Gerao Proprietrio Estado

1 Tucuru I e II 8.370 Usina Hidreltrica EletrobrsEletronorte PA

2 Itaipu (Parte Brasileira) 7.000 Usina Hidreltrica ItaipuBinacional PR

3 Ilha Solteira 3.444 Usina Hidreltrica Cesp SP e MS

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Deve-se ressaltar que a Usina Hidreltrica de Itaipu, pertencente ao Brasil, no a maior produtora de energia, com 7.000MW, mas apenas a maior em extensoterritorial; e produtiva, se contados os Mega watts do Paraguai.

Embora a produo energtica por meios alternativos como a elica, mar-motriz, biomassa e solar no signifique um mero considervel no panorama eltriconacional, deve-se observar alguns pontos fundamentais:

O grande nmero de rios e bacias hidrogrficas no territrio brasileiro possibilitaa maior explorao e, consequentemente, uso, pesquisa e explorao dahidroenergia.

4 Xing 3.162 Usina Hidreltrica EletrobrsChesf SE e AL

5 Paulo Afonso IV 2.462 Usina Hidreltrica EletrobrsChesf AL e BA

6 Itumbiara 2.081 Usina Hidreltrica EletrobrsFurnas MG e GO

7 So Simo 1.710 Usina Hidreltrica Cemig-GT MG e GO

8 Gov. Bento M. da RochaNeto 1.676 Usina Hidreltrica Copel PR

9 Jupi 1.551 Usina Hidreltrica Cesp SP e MS

10 Porto Primavera 1.540 Usina Hidreltrica Cesp MS e SP

11 Angra II 1.350 Usina Termo-Nuclear Eletro nuclear RJ

12 Governador LeonelBrizola 1.058 Usina Termeltrica Petrobras RJ

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As fontes alternativas de energia representam, atualmente, parte decisiva nodesenvolvimento de comunidades isoladas e/ou carentes, embora o preo degerao de determinados tipos de energia seja alto, como se pode ser observadona regio amaznica.

5. rgos reguladores e fiscalizadores

Depois de construdas diversas usinas hidreltricas, o governo decretou a criaode um rgo de fiscalizao e regulamentao do setor eltrico. Em 1990, assim, criada a ANEEL - Agncia Nacional de Energia Eltrica.

A ANEEL tem como funo a fiscalizao de empresas que geram, transmitem edistribuem energia eltrica, a fim de que sejam cumpridas as leis e os contratos,garantindo a preservao dos direitos pblicos e da qualidade do servio, alm deaspectos financeiros e econmicos.

Trs grupos (superintendncias) cuidam de diferentes aspectos que o rgofiscalizador deve regulamentar.

O primeiro grupo o responsvel pela regulamentao Econmico-Financeiropelo acompanhamento de aspectos econmicos de cada empresa, assim as taxas depreos sofrem elevaes ou decaimentos no bruscos, para que nem a empresa nem asociedade saiam prejudicadas. O segundo grupo o que fiscaliza o servio da geraoque faz com que os prazos da gerao sejam cumpridos. E o terceiro o servio deeletricidade que mede a qualidade de energia que est sendo enviada para a populao,alm do atendimento ao consumidor.

Caso sejam descumpridos os critrios envolvidos na fiscalizao, seroproferidas advertncias ou at mesmo multas s empresas, porm vlido ressaltar quea fiscalizao da ANEEL tem carter educativo.

Outro rgo que mantm a mesma funo da ANEEL o ONS OperadorNacional do Sistema Eltrico.

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6. Impactos Socioambientais

A produo de energia, independente do modelo de gerao empregado(hidroeletricidade, elica, solar, biomassa, entre outras) gera, em menor ou maior escalaprejuzos ambientais e sociais para a populao residentes prximos rea da usina. Osimpactos relativos ao material humano compreendem agravos econmicos e histricoss comunidades, geralmente, pauprrimas que acabam migrando para outras localidadesgerando banditismo e favelizao, dficit de trabalho na nova regio e aumentodesproporcional no nmero de habitantes de cidades capitais e interioranas em grau dedesenvolvimento aceitvel e com comportabilidade ao grande nmero de indivduos emcurto espao de tempo e fsico.

No que concerne ao meio ambiente, tem-se a destruio parcial, ou total, da florae fauna da localidade de forma a reduzir a capacidade produtiva de alimentos, de renda,atravs da explorao turstica- quando for o caso.

A recuperao ambiental, em alguns casos, irreversvel e a humana recupervel no sentido da assistncia dada aos retirantes das regies afetadas.

H exemplos bem claros de substituio de um ecossistema por outro e dacompensao social que se pode ter em decorrncia dos estragos da construo eutilizao efetiva de uma usina. Um bom exemplo pode ser visto na cidade de PauloAfonso BA-, onde a compensao ambiental foi feita atravs da criao de parquesecolgicos como a Ilha do urubu. No mbito social, a cidade apresenta bons ndices dequalidade de vida.

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CONCLUSO

O processo geratrio energtico brasileiro

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ANEXOS

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REFERNCIAS

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