Fontes Alternativas de Energia: Como Funcionam e as Mais Utilizadas no Brasil

Fontes Alternativas de Energia: Como Funcionam e as Mais Utilizadas no Brasil
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Existem cinco Fontes Alternativas de Energia que se destacam na geração elétrica do Brasil: Hídrica, Biomassa, Eólica, Solar e Ondomotriz. Juntas, elas respondem por mais de 79% de toda a produção no país. Saiba o que são, como funcionam e conheça suas vantagens e desvantagens.

O Brasil possui uma das matrizes elétricas mais limpas do mundo, resultado do uso das fontes alternativas de energia.

Descubra o que são essas fontes alternativas e quais as mais usadas em nosso país.

Fontes Alternativas de Energia: O que São?

Como o nome sugere, uma fonte alternativa de energia é uma opção às tradicionais fontes utilizadas pelo homem desde o começo de sua industrialização, como o carvão e o petróleo.

São chamadas também de fontes de energia renováveis, pois se renovam de forma natural e constante em nosso planeta.

A maior qualidade de uma fonte de energia alternativa é o seu baixo impacto ambiental.

fontes alternativas de energia _ fontes poluentes x fontes limpas
 Fontes Tradicionais X Fontes Alternativas (Poluição X Preservação)

Foi somente com a crise internacional do petróleo, em 1970, que os maiores países do mundo começaram a investir em fontes de energia alternativa, como a energia eólica.

Atualmente, por sua vez, são os efeitos do aquecimento global e as metas climáticas os maiores motivos para países continuarem investindo nessas fontes de energia limpas.

O lado cômico é que muitas dessas fontes “alternativas” já eram usadas pelo homem antes do início da sua  industrialização, contudo não para a geração elétrica.

No entanto, com o surgimento e aprimoramento de tecnologias de geração elétrica a partir dessas fontes, seu uso começou a se expandir e, hoje, elas crescem mais que as fontes tradicionais.

As Principais Fontes Alternativas Na Matriz Elétrica Brasileira

Em ordem decrescente de capacidade instalada, são elas:

  1. Hídrica
  2. Eólica
  3. Biomassa
  4. Solar
  5. Ondomotriz

Com mais da metade de sua matriz elétrica composta pela força das águas, o Brasil é um dos países que mais possuem energias renováveis em seu “mix” de geração.

As primeiras hidrelétricas no Brasil datam do final da década de 1880 e visavam aproveitar o grande potencial hidráulico do Brasil, terceiro maior do mundo depois da Rússia e China.

A Usina de Itaipu é hoje a segunda maior hidrelétrica do mundo, com 14 GW (gigawatts) de potência.

Está instalada nas águas do rio Paraná e localizada na fronteira ente o Brasil e o Paraguai.

Ela perde apenas para a Três Gargantas, na China, com 18 GW.

Nos últimos governos, entretanto, dificultou-se a liberação dessas grandes construções devido aos impactos causados ao Meio Ambiente local. 

Hoje, os investimentos feitos em geração hídrica voltam-se à construção de projetos de pequena central hidrelétrica (PCH).

Outra grande parte da geração por fontes alternativas no Brasil vem por meio de termelétricas movidas a biomassa.

De acordo com o estudo da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), divulgado em de 2016, o Brasil possuía na época 517 empreendimentos termelétricos a biomassa.

O bagaço da cana-de-açúcar é o combustível da maioria desses projetos no Brasil, que também utilizam a lixívia, resíduos florestais e carvão vegetal. 

fontes alternativas de energia _ matriz elétrica brasileira
  Fonte: CCEE/ABSOLAR, 2018. Última atualização: 04/04/2018

Nos últimos anos, o crescimento no uso de aerogeradores, especialmente na região Nordeste, impulsionou a energia eólica no Brasil.

São, atualmente, mais de 600 parques eólicos instalados e gerando acima de 15 GW de energia.

A energia solar fotovoltaica, embora ainda represente uma pequena parcela da geração elétrica do país, é hoje a fonte que registra maior crescimento no Brasil.

Os preços altamente competitivos da tecnologia, somados a sua maior viabilidade de implantação, tornam seus projetos os maiores vencedores nos últimos leilões realizados pelo governo.

As projeções da EPE apontam que a energia solar deverá representar 10% da matriz elétrica brasileira até 2030.

A geração elétrica pela força das ondas, Ondomotriz, possui participação ínfima na matriz elétrica, mas seu potencial é grande.

Teoricamente, a costa brasileira poderia gerar até 14 GW de energia, mas sua tecnologia ainda é cara e requer maior desenvolvimento.

Como Funcionam As Fontes Alternativas de Energia

Cada fonte de energia possui uma ou mais tecnologias para a sua conversão em energia elétrica.

Conheça mais sobre cada uma delas abaixo: 

Energia Solar

O sol é a maior fonte de energia limpa disponível ao homem.

É de sua luz que provém a energia para praticamente todos os processos naturais observáveis no planeta Terra, sendo raros os fenômenos que não se ligam de alguma forma à energia solar.

São duas as formas de energia provenientes do sol: luz e calor.

E de ambas é possível gerar energia elétrica através de duas tecnologias distintas: fotovoltaica e heliotérmica.

Energia Solar Fotovoltaica

É a transformação da radiação solar diretamente em corrente elétrica por meio das células fotovoltaicas.

Isso é feito através de módulos fotovoltaicos, ou placas solares, como são chamadas no popular.

Dispostas sobre o sol, elas são capazes de gerar energia tanto pela luz direta que recebem, como também pela luz difusa.

Assim é possível ter geração até mesmo em dias nublados ou chuvosos, embora em menor proporção. 

A energia solar representada na matriz elétrica brasileira vem quase que exclusivamente dessa tecnologia, utilizada nas grandes usinas solares.

fontes alternativas de energia _ usina solar fotovoltaica
 Usina Solar Fotovoltaica em Terra

Porém, além desses projetos centralizados, espalham-se hoje pelo Brasil também os mini e microgeradores no segmento de geração distribuída.

São os chamados sistemas fotovoltaicos conectados à rede, que já alimentam mais de 100 mil estabelecimentos do país.

O funcionamento da tecnologia não apresenta grandes diferenças entre as duas aplicações.

O painel solar (grupo de placas fotovoltaicas conectadas em série) converte a luz do sol em energia elétrica na forma de corrente contínua.

Essa energia é enviada ao inversor fotovoltaico, que converte ela em corrente alternada, padrão da rede no Brasil.

Nas usinas, essa energia é enviada a grandes transformadores que elevam sua voltagem para enviá-la aos centros urbanos através das redes de transmissão.

Nos sistemas fotovoltaicos residenciais ou comerciais, a energia já é utilizada diretamente ou, caso não haja consumo, é enviada a rede e convertida em créditos para o consumidor.

Um telhado solar residencial

Vantagens da Energia Solar Fotovoltaica:

  • Geração elétrica sem qualquer impacto ambiental;
  • Maior disponibilidade para captação que qualquer outra fonte, permitindo o uso em locais remotos;

Desvantagens da Energia Solar Fotovoltaica:

  • Emissão de poluentes na fabricação das placas;
  • Geração intermitente (só quando tem sol e influenciado por nuvens);
  • Baixa eficiência de geração comparada a outras fontes.

Energia Solar Heliotérmica ou Energia Solar Térmica Concentrada

A energia Heliotérmica, também conhecida como Energia Solar Térmica Concentrada, envolve o uso do calor do sol, porém, diferente da tecnologia de aquecimento solar, a finalidade aqui é a geração de energia elétrica.

Devido ao seu alto nível de complexidade e dimensões necessárias para instalação, essa tecnologia é aplicada somente em grandes projetos (usinas).

fontes de energia alternativas _ usina heliotérmica

Nesses projetos, enormes espelhos captam a luz do sol e a concentram em um determinado local onde é instalado um receptor, o qual pode estar junto a cada espelho refletor ou então fixo em um determinado lugar comum, como uma torre principal. 

As altas temperaturas geradas pela concentração dos raios solares aquecem um líquido especial dentro de um reservatório até o ponto de evaporação, vapor este que faz girar uma turbina mecânica para a geração de energia elétrica. 

Vemos então que a geração elétrica pela Heliotérmica acontece de forma indireta, pois existem várias etapas, diferente do que ocorre com a energia solar fotovoltaica, como iremos ver agora.

Vantagens da energia solar heliotérmica:

  • Possibilidade de armazenamento do calor para geração de energia mesmo sem sol;
  • Maior geração de energia; 

Desvantagens da energia solar heliotérmica:

  • Riscos à fauna local (pássaros pegos pelos feixes de luz morrem em pleno voo).
  • Uso de água para a geração de calor.

Energia Eólica

É a conversão da energia cinética dos ventos em energia elétrica através de grandes aerogeradores.

O sol aquece a superfície do solo e as camadas de ar próximas a ele, que se deslocam para cima, espaço que é ocupado por camadas de ar mais frias vinda de outra região.

turbinas eólicas
 Turbinas Eólicas Instaladas Onshore

Esses deslocamento das camadas de ar são os ventos captados pelos aerogeradores através de suas hélices.

As turbinas eólicas modernas são possuem diversos equipamentos para medição da força e direção dos ventos.

Suas pás aerodinâmicas captam a energia cinética do vento, convertendo em energia mecânica e, através de um gerador, em energia elétrica.

Os parques eólicos podem ser instalados tanto em terra quanto para além da costa marítima, recebendo o nome de Onshore ou Offshore, respectivamente.

Vantagens e desvantagens da energia eólica:

  • geração elétrica 100% limpa

Desvantagens da energia eólica:

  • Fonte de energia intermitente
  • Impactos à fauna local devido a rotas de migração de pássaros
  • Impacto à paisagem local;
  • Impacto sonoro à população local.

Energia Hídrica

É a geração de energia pela força hidráulica da água represada em grandes barragens.

Esse represamento converte a energia hidráulica em energia mecânica.

fontes alternativas de energia - usina hidrelétrica
Usina hidrelétrica

Através de passagens reguladas na barragem, turbinas captam a energia mecânica pela passagem da água e a convertem em energia elétrica.

Das turbinas essa energia já é enviada as linhas de transmissão, sendo que parte dela se perde em forma de calor.

Vantagens da Energia Hídrica:

  • Grande capacidade de geração;
  • Geração de energia limpa;
  • Geração ininterrupta de energia;

Desvantagens da Energia Hídrica:

  • Grande impacto a fauna e flora local na construção da barragem;
  • Elevado custo de implantação;

Biomassa

É a geração através da queima de materiais orgânicos, como o bagaço da cana-de-açúcar, madeira, palha de arroz, óleos vegetais, entre outros.

Em uma usina termelétrica, a matéria prima é queimada para a geração de calor que aquece a caldeira com água.

termelétrica a biomassa
 Termelétrica a Biomassa por resíduos de madeira

O vapor gerado a grandes pressões alimenta s turbinas que geram energia elétrica e, depois, passa pelo condensador para voltar ao estado líquido e ser reutilizado em novo ciclo.

Embora a queima desses materiais libere gases poluentes na atmosfera, ela é considerada uma forma alternativa e limpa devido ao fato que essa quantidade de CO2 é absorvida no cultivo desses materiais, zerando os impactos ambientais.

Vantagens da energia por Biomassa:

  • Baixo custo para produção elétrica;

Desvantagens da energia por Biomassa:

  • Emissão de resíduos na queima da matéria-prima;
  • Dificuldade da estocagem dos resíduos. 

Energia Ondomotriz

Entre todas as fontes alternativas de energia, as ondas são as que possuem maior quantidade de tecnologias desenvolvidas para a sua captação.

No Brasil existem registros de dois projetos de pequeno porte já realizado.

Um deles é a Usina do Porto do Pecém, no Ceará, inaugurada em 2012 e desativada em 2014.

Neste projeto, módulos flutuadores instalados sobre as águas costeiras eram movimentados pela passagem das ondas.

Através de braços mecânicos, o movimento de sobe e desce dos flutuadores era enviado até bombas hidráulicas de água doce instaladas em solo.

Essa água era enviada em grande pressão a um ambiente vedado, chamado de câmara hiperbárica, por onde saia um jato d’água que alimentava uma turbina, gerando energia elétrica. 

Vantagens da energia Ondomotriz:

  • Geração de energia 100% limpa;

Desvantagens da energia Ondomotriz:

  • Geração intermitente;
  • Elevado custo de produção;
  • Impactos a fauna local.

Fontes de Energia Alternativas X Fontes Tradicionais: Vantagens e Desvantagens 

Diferentemente das fontes tradicionais, as fontes de energia alternativas não causam grandes impactos ao meio ambiente para a produção de sua energia elétrica.

Qualquer processo usando combustíveis fósseis produz dióxido de carbono e outros poluentes.

Usinas nucleares, por sua vez, produzem dejetos de fissão radioativa altamente fatais em caso de ruptura do reator (como na usina de Chernobil, em abril de 1986).

Energias alternativas são renováveis, ou seja, se reciclam constantemente em nosso planeta, como o sol e vento disponíveis a cada dia.

Já o petróleo e o carvão mineral são recursos finitos e suas reservas irão se esgotar rapidamente se continuarmos consumindo ao nível atual.

No entanto, a geração por fontes tradicionais ainda geram maior capacidade elétrica que as fontes alternativas. 

Até pouco tempo atrás, as duas únicas usinas nucleares do Brasil, Angra I e II, produziam mais energia que toda a produzida pelas mais de 2 mil usinas solares instaladas.

Embora questões como recursos escassos e poluição ambiental sejam um problema, as fontes tradicionais ainda são importantes no fornecimento de energia mundial.

Mas, para atender às crescentes demandas globais de energia sem alimentar mais o aquecimento global, fontes de energia renováveis e de baixo impacto ambiental devem ser desenvolvidas.

Obviamente, a maior vantagem da energia limpa é exatamente a de não emitir poluentes em sua geração, possibilitando a descarbonização do processo e trazendo energia limpa e sustentável.

Por outro lado, muitas das fontes renováveis utilizadas para a geração elétrica não poluente estão disponíveis para nós de forma intermitente, ou seja, intercalada, como a luz do sol e a força dos ventos.


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