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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.

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

iv Projecto FEUP

Palavras-Chave

Biomassa;

Desenvolvimento sustentável;

Energia;

Energias renováveis;

Energias renováveis convencionais;

Energias renováveis emergentes.

Eólica;

Hidráulica;

Hidrogénio;

Geotérmica;

Maremotriz;

Solar.


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.


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


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


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


ix Projecto FEUP

3.7. Energia Eólica .................................................................... 26

4. Estratégia a seguir por Portugal ................................................ 28

Conclusão .............................................................................................. 29

Referências bibliográficas ...................................................................... 30


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.


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.


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


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.


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)


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


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)


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.


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


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.


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)


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.


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.


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.


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.


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


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


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.


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


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)


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.


21 Projecto FEUP

Tabela 6: Produção de biomassa florestal


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


(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


(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%.


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


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.


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


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)


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

http://www.aguaquentesolar.com/publicacoes/16/FORUM_Relatorio-Sintese.pdf



27 Projecto FEUP

Fig. 10 – Energia eólica em construção/acumulada em Portugal



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.


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!


30 Projecto FEUP

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