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Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Luiz Ariovaldo Fabri Junior
Extensão da Educação Não-Formal ao ensino
tecnológico e sua aplicação na capacitação de
comunidades de baixa renda no uso da tecnologia
fotovoltaica
Campinas
2020
Extensão da Educação Não-Formal ao ensino
tecnológico e sua aplicação na capacitação de
comunidades de baixa renda no uso da tecnologia
fotovoltaica
Tese de Doutorado apresentada à Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Doutor em Engenharia Elétrica na Área de Telecomunicações e Telemática.
Orientador: Prof. Dr. Hugo Enrique Hernadez Figueroa
Coorientadora: Profa. Dra. Marli de Freitas Gomes Hernandez
Este trabalho corresponde à versão final da Tese defendida pelo aluno Luiz Ariovaldo Fabri Junior, e orientada pelo Prof. Dr. Hugo Enrique Hernandez Figueroa e coorientada pela Profa. Dra. Marli de Freitas Gomes Hernandez
Campinas
Biblioteca da Área de Engenharia e Arquitetura Rose Meire da Silva - CRB 8/5974
Candidato: Luiz Ariovaldo Fabri Junior - RA: 085329
Data da defesa: 17 de março de 2020
Título da Tese: Extensão da Educação Não-Formal ao ensino tecnológico e sua aplicação na capacitação de comunidades de baixa renda no uso da tecnologia fotovoltaica.
Prof. Dr. Hugo Enrique Hernandez Figueroa - Presidente
Prof. Dr. Edson Luiz Ursini
Prof. Dr. Leonardo Lorenzo Bravo Roger
Prof. Dr. Julio Cesar Ferraz Amstalden
Prof. Dr. Vlademir Fazio Santos
A Ata de Defesa, com as respectivas assinaturas dos membros da Comissão Julgadora, encontra-se no SIGA (Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese) e na Secretaria de Pós-Graduação da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação.
Dedico este trabalho a todos que acreditam em uma utopia. Aos meus pais, Luiz e Miryan (in memorian) e minha companheira Maria Lucia, que sempre estiveram ao meu lado, me dando suporte em todos os momentos da vida e a todos que contribuíram de alguma forma na realização deste trabalho, em especial aos moradores do Acampamento Elisabeth Teixeira.
Aos Professores Hugo Figueroa e Marli, que foram os principais responsáveis e apoiadores deste projeto.
Aos moradores do Acampamento Elisabeth Teixeira, que me acolheram como um membro da comunidade.
Ao professor Dr. Júlio, que tive o prazer de conhecer nesta caminhada e que se tornou mais que um orientador acadêmico.
Ao Dr. Vlademir Fázio Santos, pelo acompanhamento do processo de toda a construção do projeto e pela amizade construida durante a convivência na Universidade.
A Maria Lúcia, que esteve ao meu lado este tempo todo, acompanhou as dificuldades e angústias desta caminha.
Aos funcionários da Unicamp, em que muitos e muitas se tornaram mais que amigos, hoje somos irmãos.
À Faculdade de Engenharia Elétrica e seus funcionários, em especial aos da Pós-Graduação que sempre estiveram dispostos a ajudar e orientar nas dúvidas burocráticas.
Aos Funcionários e Funcionárias terceirizados da Unicamp que nos proporcionam segurança, limpeza e refeições. Sem vocês, seria impossível chegar até aqui.
A todos meus amigos que me acompanharam nesta caminhada e durante a vida. Não vou listar nomes aqui, pois são muitos, vocês estão no meu coração todos os dias.
A todos que me ajudaram de alguma forma, meu muito obrigado pelas oportunidades. Não importa o tamanho da ajuda, todas me ajudaram a chegar até aqui.
"Se você tem uma maçã e eu tenho uma maçã, e nós
trocamos as maçãs, então você e eu ainda teremos uma maçã. Mas se você tem uma ideia e eu tenho uma ideia, e nós trocamos essas ideias, então cada um de nós terá duas ideias." - George Bernard Shaw
Este trabalho tem o propósito de discutir e estender o conceito de Educação Não Formal ao ensino tecnológico, em particular à Engenharia Elétrica, e aplicá-lo a grupos constituídos de educandos de faixas etárias variadas e formação formal heterogênea. O estudo de caso aqui analisado trata da capacitação de moradores de comunidades sem acesso à rede elétrica, na instalação e manutenção de sistemas de micro-geração distribuída em energia solar fotovoltaica off-grid. A Educação Não-Formal surge como uma alternativa promissora para propor estratégias de intervenções educativas junto a comunidades específicas. O desenvolvimento apresentado aborda um campo de pesquisa relativamente pouco explorado pelas Engenharias como forma de ensino de novas tecnologias.
Palavras Chave: fotovoltaico, energias renováveis, educação não formal, ensino de tecnologia, transferência do conhecimento.
This work aims to discuss and extend the Non-formal Education Concept to the technological education, particularly to Electrical Engineering applied to learners of varying age groups and heterogeneous pedagogical qualification. The case study analyzed here deals with the qualification of communities’ residents without access to the electricity grid for the implementation and maintenance of distributed microgeneration systems in off-grid photovoltaic solar energy. Non-Formal Education emerges as a promising alternative to propose strategies for educational interventions with specific communities. The presented development addresses a relatively unexplored field of Engineering research as a way of teaching new technologies.
Key Word: photovoltaic, renewable energies, non-formal education, technology teaching, knowledge transfer.
Figura 3.1 - Localização do “Acampamento” Elizabeth Teixeira, Limeira, SP, Brasil ... 23
Figura 3.2 - Entroncamento Rodovias Anhanguera, Bandeirantes e Washington Luís... 25
Figura 3.3 - Consumo de Energia Elétrica na cidade de Limeira no ano de 2016 ... 26
Figura 7.1 - Representação da metodologia aplicada... 35
Figura 7.2 - Apresentação comercial do Kit Educacional em Energias Renováveis ...36
Figura 7.3 - Principais itens do Kit Educacional em Energias Renováveis ... 37
Figura 7.4 - Modelo de conectores do Kit Educacional em Energias Renováveis ...37
Figura 7.5 - Lista de peças do Kit Educacional em Energias Renováveis ... 37
Figura 7.6 - Primeiro contato com o Kit Educacional em Energias Renováveis... 38
Figura 7.7 - Os nove ícones do Método PAM...39
Figura 7.8 - Referencia entre ícones PAM e grau de entendimento e aprendizagem...39
Figura 8.1 - Matriz Energia Elétrica Mundial. Elaboração Própria ...45
Figura 8.2 - Demanda Energia Elétrica por Continente. Elaboração Própria ...47
Figura 8.3 - Evolução de fontes alternativas entre os anos de 2011 à 2015 ...48
Figura 8.4 - Matriz de energia elétrica do Brasil por fonte geradora em 2017. ...49
Figura 8.5 - Divisão por fonte geradora da matriz de energia elétrica do Brasil em 2017..50
Figura 8.6 - Déficit de acesso a eletricidade nas residências rurais no Brasil. ...51
Figura 8.7 - Mapa do sistema nacional de transmissão de energia elétrica ...51
Figura 8.8 - Tabela de desconto da Tarifa Social do Programa Luz para Todos ... 53
Figura 8.9 - Tarifa Social: Consumo de energia elétrica Programa Luz para Todos... 54
Figura 8.10 - Programa Luz Para Todos: Número de ligações (mil) (2004 a 2017) ... 56
Figura 8.14 - Ilustração esquemática dos processos eletroquímica que ocorrem nas baterias
de íons-lítio ...62
Figura 8.15 -Tipos de ondas geradas pelos inversores de frequência... 64
Figura 9.1 – Esquema de um sistema fotovoltaico off-grid ... 69
Figura 9.2 – Apresentação dos componentes de um Sistema fotovoltaico off-grid ... 69
Figura 9.3 - Montagens transformações de energia para energia elétrica ... 70
Figura 9.4 – Exemplo de um Sistema Hidráulico ...72
Figura 9.5 – Circuito elétrico aberto e circuito elétrico fechado ... 74
Figura 9.6 – Experimentando circuito elétrico aberto e circuito elétrico fechado ...74
Figura 9.7 - Corrente no sentido direto em motores de corrente continua ... 75
Figura 9.8 - Corrente no sentido invertido em motores de corrente continua ... 75
Figura 9.9 – Experimentando sobre polarização e motores de CC e CA ... 75
Figura 9.10 – Ilustração de um Sistema elétrico de uma lâmpada residencial ...76
Figura 9.11 – Ilustração de um circuito de uma geladeira ...78
Figura 9.12 – Ilustração de um Sistema com uma Usina Hidroelétrica ... 79
Figura 9.13 – Modelos mnemônicos para cálculo das principais grandezas elétricas ... 81
Figura 9.14 – Montando e experimentando como aferir medidas de potencia e tensão ...81
Figura 9.15 – Medição do consumo de um LED ...82
Figura 9.16 – Medição 1 do consumo de uma ventoinha. ...83
Figura 9.17 – Medição 2 do consumo de uma ventoinha. ...83
Figura 9.18 – Experimentos de medição consumo com kit didática. ... 84
Figura 9.22 - Representação esquemática referente ao encadeamento em série ... 86
Figura 9.23 - Soldagem das strings de células fotovoltaicas...87
Figura 9.24 – Montagem das string das células fotovoltaicas nos vidros... 88
Figura 9.25 – Testes dos painéis construidos pelos moradores da comunidade...89
Figura 9.26 – Placas fotovoltaicas com resinas aplicadas, aguardando secagem...89
Figura 9.27 – Placas fotovoltaicas resinadas e com acabamento final...90
Figura 9.28 – Instalação dos painéis e configuração do sistema fotovoltaica off-grid... 90
Figura D.1 – Investimento financeiro em U$D ao longo do tempo da capacitação...92
Figura D.2 – Presença dos participantes ao longo do tempo de capacitação... 93
Figura D.3 – Avaliação do Aprendizado dos participantes... 94
Tabela 9.1- Sistemas de Geração de Energia Anteriormente Instalados...65
Tabela 9.2 - Origem dos Sistemas Fotovoltaicos Anteriormente Instalados ...65
Tabela 9.3 - Idade dos Participantes ...66
Tabela 9.4 - Quantidade de Participantes por Sexo ...66
Tabela 9.5 - Atividades/Profissões de Participantes por Sexo ... 66
Tabela 9.6 - Quantidade de Anos na Escola ...67
Tabela 9.7 – Semelhança entre circuitos elétrico e hidráulico ... 72
Tabela 9.8 – Semelhanças entre componentes de diferentes circuitos elétricos ...76
Tabela 9.9 – Equivalência de consumo entre alguns tipos de lâmpadas comerciais...77
Tabela 9.10 – Principais características de construção de lâmpadas comerciais ... 77
Tabela 9.11 – Semelhança entre circuitos - Geladeira ... 78
Tabela 9.12 – Semelhança entre circuitos – Hidroelétrica ... 79
Tabela 9.13 – Medição de produção de energia pelos painéis solares construídos ...88
ONU - Organizações das Nações Unidas MST - Movimento dos Sem Terras CC - Corrente Contínua
CA - Corrente Alternada mA -miliAmpéres Amp - Ampére
TWh - Tera-Watts por hora
IEA - Agência Internacional de Energia FeS2 - Dissulfeto de ferro
pH - Potencial Hidrogeniônico SO2- dióxido de enxofre NOx - óxidos de nitrogênio
VOCs - compostos orgânicos voláteis
ANNEL - Agência Nacional de Energia Elétrica CO2- Gás Carbônico
CO - Monóxido de Carbono GEE- Gases de Efeito Estufa GW - Giga Wats
KW - Kilo Watts kWh - Kilo Watts hora
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística PNAD - Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílio CONCLA - Comissão Nacional de Classificação ZIE - Zona de Interesse Estratégico
SHLS - Sistema de Iluminação Solar Doméstica w - watt
NR10 - Norma Regulamentadora número 10 NR12 - Norma Regulamentadora número 12
1. INTRODUÇÃO... 18 2. OBJETIVOS... 21 3. MOTIVAÇÃO... 22 4. CONTRIBUIÇÕES DA TESE... 27 5. TRABALHOS RELACIONADOS... 28 6. EDUCAÇÃO NÃO-FORMAL...31
6.1 Compreendendo a Educação Não-Formal...32
7. METODOLOGIA...35
7.1 Kit Didático de microgeração de energia... 36
7.2 Um modelo de avaliação de resultados... 38
8. PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL... 42
8.1 O direito à energia elétrica... 42
8.2 Fontes de energia não renováveis...43
8.3 Fontes de energia renováveis...44
8.4 Produção de energia elétrica através de fontes renováveis... 48
8.5 Déficit Brasileiro de energia elétrica...50
8.6 Um Programa Brasileiro de Acesso à Luz Elétrica... 52
8.7 Dados pouco claros...57
8.8 Problemas de Implantação do Programa Luz para Todos... 59
8.9 Microgeração de Energia Elétrica... 59
9. ESTUDOS DE CASO...65
9.1 - Fase 1 – Características gerais do grupo...65
9.5 - Fase 3 – Associação Circuito Elétrico e Circuito Hidráulico... 71
9.6 - Fase 4 – Princípios de um Circuito Elétrico Básico...74
9.6.1- Fase 4.1 – Princípios de corrente elétrica...75
9.6.2- Fase 4.2 – Princípios de um sistema elétrico... 76
9.6.3- Fase 4.3 – Princípios sobre Grandezas Elétricas...79
9.7 - Fase 5 – Princípios de Medida de consumo de Energia...82
9.8 - Fase 6 – Exemplo de Montagem Básica: Célula Fotovoltaica...84
9.9 - Fase 7 – Construção dos Módulos/Painéis Fotovoltaicas... 86
9.9.1 - Fase 7.1 – Soldagem das células fotovoltaicas... 86
9.9.2 - Fase 7.2 – Fixação das strings das células fotovoltaica... 87
9.9.3 - Fase 7.3 – Medição e testes de cada painel solar construído... 88
9.9.4 - Fase 7.4 – Finalização com resina e acabamento...89
9.10 - Fase 8 – Instalando e configurando o Sistema Fotovoltaico...90
DISCUSSÃO... 92
CONCLUSÕES...96
REFERÊNCIAS... 99
ANEXO I - Zona de interesse estratégico...112
1. INTRODUÇÃO
Num mundo repleto de tecnologias interconectadas é quase impossível imaginar nosso dia a dia sem acesso à eletricidade, sem dar suporte aos nossos afazeres profissionais, nem tarefas domésticas e sem, ao menos, ter iluminação para nossas residências e ruas. A produção de energia elétrica está relacionada com as formas de energia encontradas na natureza (e.g., gravitacional, térmica, eletromagnética e nuclear) [1]. Ainda que (na natureza) haja energia disponível em grande quantidade, a questão que se põe é transformá-la em um tipo de energia aplicável e útil. Por isso, encontramos na matriz energética de cada país diversas fontes de produção de energia elétrica que detalhamos no Capítulo 8 classificadas como renováveis e não- renováveis [2].
As fontes renováveis somaram 24,1% do consumo total, sendo 3,9 % de eólica e apenas 1,4% de solar [3]. A primeira fonte de energia utilizada na transformação de energia elétrica para a demanda mundial é o carvão mineral, responsável por 38% da matriz energética mundial. O carvão mineral já vem sendo explorado como a principal fonte de energia elétrica desde a primeira revolução industrial do século XVIII [4], classificado como uma fonte não renovável de energia.
Os autores em [3] mostram a relação entre produção e distribuição de energia elétrica e a capacidade de desenvolvimento dos países. É possível identificar que o mesmo padrão de produção e distribuição de energia elétrica se repete dentro do território brasileiro, como será apresentado neste trabalho. Regiões e populações consideradas não produtivas ou distante dos grandes centros urbanos ficam às margens dos projetos de eletrificação e acesso à energia elétrica. Basta observar a necessidade de produção e dependência de energia elétrica para atender o conforto, as comodidades e a realização de tarefas do moderno cotidiano urbano e rural. A forma com que a eletricidade chega ao usuário final lhe dá a impressão de que a eletricidade é mágica, algo natural, sem efeitos sócios-ambientais e econômicos.
Com relação à produção de energia elétrica através de hidroelétricas, o Brasil, em 2016, ficou na segunda colocação, produzindo 8,6% de energia hidroelétrica mundial, perdendo apenas para China que produziu 26,7% de energia hidroelétrica mundial [5]. O total de produção de energia elétrica do Brasil está detalhado na Capítulo 8, sendo que um pouco
mais de 80% é proveniente de fontes renováveis: hidroelétrica, eólica, biomassa e solar, entre as principais.
O Brasil, mesmo sendo um dos países com a maior capacidade instalada de produção de energia elétrica no mundo, ainda possui grande déficit no acesso à luz elétrica, segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Entre os anos de 2003 a 2006, estimava-se que mais de 2 milhões de residências em áreas rurais e isoladas não possuíam acesso a luz elétrica, isso era equivalente a cerca de 10 milhões de brasileiros e brasileiras que viviam nas zonas rurais sem acesso a luz elétrica [6]. Os dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) do Governo Federal Brasileiro e da Fundação Sistema Estadual de Análise de Dados do Estado de São Paulo (SEADE) para 2018 mostram que a população formal sem acesso ou com acesso restrito à energia elétrica ultrapassa 3,8 milhões de pessoas [7]. Entenda-se por população formal aquela abrangida pelos censos e projeções oficiais.
Mesmo diante de dificuldades de garantir acesso a luz elétrica, alguns países, e.g. os Estados Unidos e a China, conseguiram levar redes de energia elétrica para 100% das áreas rurais conquistando aumento e melhoria das suas produções agrícolas [8]. A China, por exemplo, atingiu 100% de sua população servida por eletricidade em 2015 (áreas urbanas e rurais) [9].
Um programa de redução do déficit de acesso à energia elétrica foi implementado no Brasil entre os anos de 2003 a 2010 (Programa Luz para Todos) com importante aumento da abrangência às residências rurais e efeitos sociais e econômicos bastante positivos. A limitação de resultados se deveu às grandes distancias e altos custos associados à distribuição da energia [6]. As regiões distantes e isoladas dos centros urbanos são um dos grandes desafios atuais. Exemplos de oferecimento de energia elétrica pela implantação de sistemas de microgeração de energia elétrica baseada em tecnologia fotovoltaica off-grid (ou seja, não alimentados pelos sistemas comerciais de distribuição) no Continente Africano são, assim, um importante referencial [10][11][12].
Outro grande desafio provocado pelo isolamento é a precária capacidade de atendimento técnico e manutenção para os sistemas tecnológicos instalados. Esse desafio é potencializado pelo baixo grau de escolaridade associado à alta diversidade de idades e origens culturais. Uma possibilidade para enfrentar esse desafio pode ser uma ação embasada
no conceito da Educação Não Formal [13]. Que se efetiva num conjunto de meios (e.g., tesouras, mesas, lâmpadas, placas, fios e dispositivos) e ações práticas (e.g., conversas, manipulações de materiais e componentes, assistência de filmes, realização de desenhos em papel, realização de recortes em madeira, soldagens de fios e dispositivos e montagens de modelos modulares) e coordenadas (portanto assistidas) que dão condições de reflexão e interferência aos sujeitos participantes do processo educacional (independentemente de formação escolar ou acadêmica) para transformarem uma determinada e particular percepção condicionada a um estado inicial dado como desfavorável [14].
O objetivo central desta tese é mostrar que é possível e viável promover a capacitação dos moradores de comunidades brasileiras isoladas e desfavorecidas para o uso sustentável da tecnologia fotovoltaica na modalidade off-grid.
No capítulo 2 apresentamos os objetivos desta tese para que o leitor saiba de forma clara o que se pretende com este trabalho. No capítulo 3 apresentamos as motivações que nos levaram a desenvolver este trabalho, também apresentamos a realidade da comunidade em que foi desenvolvido o projeto. No capítulo 4 apresentamos as contribuições do trabalho. No capítulo 5 apresentamos alguns trabalhos relacionados, que também têm como objetivo, o acesso à luz elétrica para comunidades sem acesso a energia elétrica e Educação Não-Formal abordados, ou não, com o uso de kits didáticos de blocos acopláveis, ou de montar. No capitulo 6 apresentamos os principais conceitos da Educação Não-Formal, conceitos que foram a base para a construção da metodologia desenvolvida. No capítulo 7 expomos nossa metodologia de trabalho, em que, apresentamos os materiais e métodos que foram desenvolvidos para abordagem dos conceitos básicos de eletricidade e eletrônica com os participantes e uma metodologia de avaliação. No capítulo 8 é apresentado o cenário de produção e consumo de energia elétrica do Brasil, apresentamos as principais fontes de energia elétrica da matriz energética brasileiro. No capítulo 9 é apresentado o estudo de caso de forma detalhada, em que, mostramos todo o processo de aplicação deste trabalho em uma comunidade sem acesso a energia elétrica.
2. OBJETIVOS
Este trabalho quer mostrar um caminho para que além de promover o acesso à energia elétrica também destaque a possibilidade de transferência de conhecimento e tecnologia para comunidades em um contexto de isolamento social associado ao desfavorecimento econômico. A presente pesquisa tem como objetivo central trazer luz para a possibilidade e viabilidade de promover a capacitação dos moradores de comunidades brasileiras isoladas e desfavorecidas no uso sustentável da tecnologia fotovoltaica na modalidade off-grid voltada para consumo próprio. Esta capacitação não tem a pretensão de formar técnicos, tampouco especialistas em sistemas de microgeração solar fotovoltaica. Busca-se criar uma oportunidade para que essas comunidades excluídas possam ter conhecimento técnico elementar viabilizador de independência e sustentabilidade relativas a serviços técnicos em microgeração de energia elétrica voltados estritamente ao consumo próprio.
Outro objetivo constitui-se em possibilitar que essas populações possam ter acesso à energia elétrica no curto prazo. O terceiro objetivo é que os participantes possam ser capazes de manter os dispositivos e componentes dos sistemas de microgeração em condições de uso estável podendo realizar ações elementares quanto a segurança, instalações, configurações e manutenções preventivas.
3. MOTIVAÇÃO
No final do ano de 2015, tomamos conhecimento da existência de uma comunidade rural de acampados: “Assentamento Elizabeth Teixeira”. Atualmente o acampamento é constituído por cento e quinze famílias, na maioria oriundas da própria cidade de Limeira, contudo as lideranças apontam que há famílias de diversos estados do Brasil. São tecnicamente considerados como acampados, por não possuírem a titulação dos lotes das terras ou qualquer outra formalização oficial [15].
Primeiro é necessário compreender que o conceito de comunidade constitui um certo grupo de sujeitos em coesão social, espacial e relações recíprocas [15]. A terminologia “Comunidade Rural” neste caso é empregada no sentido de grupos de pessoas que vivem em áreas rurais, afastadas das cidades (centros urbanos). No Brasil, a Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios, PNAD [16], realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, IBGE, destaca que as áreas isoladas e não povoadas são divididas em três: 1) Aglomerado rural, isolado, núcleo; 2) Aglomerado rural, isolado, outros aglomerados; e 3) Zona rural exclusive aglomerado rural. A Comissão Nacional de Classificação, CONCLA [17], descreve quais são as características típicas de cada uma dessas áreas.
Aglomerado Rural: é o nome dado a uma localidade situada em áreas não definidas
legalmente como urbana e caracterizada por um conjunto de edificações permanentes e adjacentes, formando área continuamente construída, com arruamentos reconhecíveis e dispostos ao longo de uma via de comunicação.
Extensão urbana: é a localidade que está localizada a menos de um quilometro de
distância das áreas urbanas de uma Cidade ou Vila, ou seja, constitui simples extensão da área urbana legalmente definida.
Isolado: é a que está localizada a uma distância igual ou superior a um quilômetro da
área urbana de uma Cidade, Vila ou de um aglomerado rural já definido como de extensão urbana.
Povoado: a localidade que possui pelo menos um estabelecimento comercial de bens
de consumo frequentes e dois dos seguintes serviços ou equipamentos: um estabelecimento de ensino de 1º grau em funcionamento regular, um posto de saúde com atendimento regular e
um templo religioso de qualquer credo. Essa localidade corresponde a um aglomerado sem caráter privado ou empresarial ou que não está vinculado a um único proprietário do solo.
Podemos observar, desta forma, que a comunidade de acampados de Limeira-SP não se enquadra em qualquer definição dada pelo CONCLA, nem mesmo pela definição de Extensão Urbana, pois, a área que ocupam não é uma área legalmente definida. O acampamento está localizado ao lado da rodovia Anhanguera (sentido interior – capital), com uma pequena entrada de terra no km 135, o Acampamento fica ao lado da Fundação CASA (Fundação Centro de Atendimento Socioeducativo ao Adolescente da Secretaria de Justiça e Cidadania do Estado de São Paulo) e do outro lado da área do acampamento encontramos uma estrada de ferro (em funcionamento) e o aterro sanitário do município de Limeira. O ponto de ônibus mais próximo (acesso ao transporte público) para a cidade fica na Rodovia Anhanguera ou no bairro Tatu. O Item 1 da Figura 3.1 descreve as áreas ao seu redor para melhor visualização e compreensão da área total que envolve o “Acampamento” Elisabeth Teixeira.
Figura 3.1 - Foto de satélite via Google Maps com a localização do “Acampamento” Elizabeth Teixeira, Limeira, SP, Brasil. Elaboração Própria
Descrição dos itens da Figura 3.1:
1. Área do Acampamento Elisabeth Teixeira;
2. Prédios Fundação CASA; 3. Rodovia Anhanguera; 4. Estrada de Ferro; 5. Pedreira Basalto;
6. Aterro Sanitário Municipal; 7. Horto Florestal de Limeira
O contexto político/geográfico destacado mostra claramente que o “Acampamento” é um grupo social isolado das facilidades sociais estabelecidas pelo município que o contém.
A despeito de que o isolamento geográfico dificulta sobremaneira o acesso ao trabalho e formação de renda, a principal caracterização do desfavorecimento econômico que atinge os “Acampados” está relacionada às informações decorrentes do mapa de Zoneamento Urbano do Plano Diretor Territorial Ambiental de Limeira (2017) [18]. O acampamento Elisabeth Teixeira fica em uma área denominada de Zona de Interesse Estratégico - ZIE, que segundo a lei municipal número 442 de 2009, é uma área que carece de legislação específica. Assim, por não ser reconhecida como uma área legal ou legalizada no município (por ser uma área da União) [18] (Anexo I), não pode receber intervenções municipais (água encanada, energia elétrica, saneamento, escolas, unidades de saúde, segurança, ...). Porém, ao analisarmos o mapa de Macrozoneamento de Limeira, do mesmo Plano Diretor, a área do acampamento é classificada como Macrozona Urbana - MZU, ou seja, área destinada a expansão urbana da cidade. Desta forma, o plano diretor descaracteriza a área que contém a comunidade de acampados da definição de área rural [19] (Anexo II), o que objetivamente tende a favorecer atividades de comercialização imobiliária. É importante lembrar que o acampamento fica ao lado da Rodovia Anhanguera, uma das principais e mais importantes vias de fluxo de mercadorias do Interior Paulista, considerada uma área nobre pela especulação imobiliária local e regional [20].
A convivência dos pesquisadores com esta comunidade permitiu que os moradores relatassem as dificuldades para o acesso à água potável e à energia elétrica, o que reforçam as evidências de isolamento social e desfavorecimento econômico. Os relatos mais comuns são
as dificuldades para iluminar suas pequenas casas (construídas com tapumes e lonas plásticas), a limitação para realizarem os afazeres domésticos e, até mesmo, os problemas na segurança para caminharem à noite dentro da área do acampamento. São inúmeros casos de acidentes de crianças e idosos à noite por falta de iluminação, de incidentes com bichos peçonhentos e da dificuldade de armazenar medicamentos como insulina e alimentos que necessitam de refrigeração.
Geograficamente a cidade de Limeira é privilegiada por estar envolvida por uma malha rodoviária que interliga importantes regiões do interior paulista aos entroncamentos das rodovias Washington Luís, Anhanguera e Bandeirantes que dão acesso aos principais centros econômicos do Estado de São Paulo e do país (Fig. 3.2).
Figura 3.2: Mapa do entroncamento entre as Rodovia Anhanguera, Rodovia Bandeirantes e Rodovia Washington Luís (Baseado em Gooogle Maps). Arte Própria
A cidade de Limeira esta entre as 20 cidades no cenário energético do Estado de São Paulo em 2016 com maior demanda de energia elétrica e consumiu o equivalente à 1,4 bilhões de kWh (1.338.973.543 kWh). A Figura 3.3 mostra a distribuição do consumo por classe consumidora. Podemos observar que a maior demanda por energia elétrica da cidade de Limeira é da classe industrial, que consumiu no ano de 2016 a potência de 851.302.576 kWh, totalizando 63,6% da demanda de energia elétrica da cidade, porém, a classe rural consumiu
apenas 16.437.599 kWh no mesmo ano, que corresponde à apenas 1,22% da demanda total de energia da cidade.[21].
Figura 3.3: Consumo de Energia Elétrica na cidade de Limeira no ano de 2016.
Estas características podem ser consideradas razões para que, mesmo após doze anos de existência dentro de uma das regiões mais ricas do país, a comunidade de acampados Elisabete Teixeira ainda esteja em estado de abandono quase total.
4. CONTRIBUIÇÕES DA TESE
Capacitação de grupos sociais heterogêneos, isolados e economicamente excluídos. Aplicação prática da Educação Não Formal como forma de capacitação técnica elementar de comunidades heterogêneas, isoladas e economicamente excluídas.
Aplicação de Kits Didáticos Tecnológicos como método lúdico de fixação dos conteúdos de aprendizagem para grupos sociais heterogêneos, isolados e economicamente excluídos.
Estratégia de baixo custo para capacitação técnica elementar de grupos sociais heterogêneos, isolados e economicamente excluídos.
Estratégia de baixo custo para manutenção técnica elementar e sustentável para grupos sociais heterogêneos, isolados e economicamente excluídos.
Evidência de resultados positivos de curto prazo para a capacitação técnica elementar de grupos sociais heterogêneos, isolados e economicamente excluídos.
Evidência de aplicação de manutenção técnica elementar e sustentável com baixo custo para grupos sociais heterogêneos, isolados e economicamente excluídos.
Evidência de que grupos sociais heterogêneos, isolados e economicamente excluídos podem construir conhecimento que fortaleçam valores pessoais e coletivos que promovam inclusão social com baixos custos e em curto prazo.
Evidência de que a tecnologia fotovoltaica é uma solução viável e inovadora para impulsionar a qualidade de vida de comunidades carentes com recursos limitados.
Esperamos que este trabalho seja um norte para novas ideias e soluções para aplicações na transferência de conhecimentos e de tecnologias na geração de energia elétrica aplicadas a comunidades isoladas e grupos heterogêneos.
5. TRABALHOS RELACIONADOS
Sobre os temas de acesso a luz elétrica, eletricidade e geração de energia para comunidades isoladas e sem acesso a rede e eletrificação, vários trabalhos apresentam diversas soluções, desde criação de kits do tipo “faça-você-mesmo” (DIY) (do-it-yourself em Inglês), até a criação de cooperativas para aquisição e instalação de micro geradores para acesso à energia elétrica. Porém, nenhum dos trabalhos estudados ou apresentados propõe capacitar moradores dessas comunidades, levando em consideração a heterogeneidade das pessoas, tais como idade, grau de instrução, conhecimento acumulado, origem e cultura, etc.
No Brasil, os autores em [22] apresentam estudos em Campinas, SP com cálculos para quantificação de módulos fotovoltaicos em função da demanda local estudada. Estudos de [23] e [24] trazem projetos de alimentação fotovoltaica para o bombeamento de água em áreas rurais do Nordeste, respectivamente na região semiárida de Petrolina, PE e no interior de Estado do Ceará, nos municípios de Cardeiros e Itapuá. Nosso trabalho busca oferecer acesso geral à energia elétrica associado à capacitação dos moradores das comunidades.
Pesquisadores da Índia [25] apresentam um kit para a montagem de um pequeno sistema de iluminação de uma lâmpada LED, utilizando o conceito de bricolagem, que é a montagem ou instalação de qualquer coisa feita por pessoas não especializadas (feita por você mesmo). Com este kit é possível montar um sistema de iluminação utilizando um pequeno painel fotovoltaico composto por uma lâmpada LED, um sensor de presença, uma placa Arduino® nano, um circuito elétrico e também acompanha um manual de montagem. Diferentemente no nosso trabalho, os acampados recebem capacitação tecnológica para melhorar seus sistemas instalados ou instalarem novos sistemas fotovoltaicos off-grid, apreendendo a dimensionar um sistema fotovoltaico para iluminar toda uma casa, bem como, também para utilizarem aparelhos eletrônicos.
No trabalho [26], pesquisadores de Bangladesh relatam o alto índice de uso lâmpadas à querosene pela população rural e isolada da rede elétrica. O estudo aponta os problemas de se iluminar residenciais com lâmpadas à querosene, que vão desde problemas respiratórios à incidentes com incêndios e queimaduras sofridas pelos usuários. Os autores dizem que uma alternativa para acabar com o uso das lâmpadas à querosene é o Sistema de Iluminação Solar Doméstica (SHLS), capaz de iluminar uma casa por 3 horas, usando 4 lâmpadas de 7w cada
uma. De outra forma, nosso trabalho volta-se não apenas ao acesso à luz elétrica, mas para a transferência de conhecimento e capacitação dos acampados na tecnologia fotovoltaica.
Os autores em [27] apresentam uma solução para eletrificação de zonas rurais isoladas da rede elétrica, criando cooperativas e utilizando a teoria dos jogos para abordar custos de geração de energia por compartilhamento. Porém, [27] focam apenas em custos individuais de instalação e manutenção das tecnologias. Nossa abordagem prepara os acampados, usando a Educação Não-Formal como base estruturante da capacitação e aquisição de conhecimentos básicos em ciência e engenharia aplicados, para que a comunidade possa adquirir relativa independência dos serviços externos de instalações e manutenções nos sistemas fotovoltaicos utilizados.
Os autores em [28] discute o acesso à energia elétrica de comunidades rurais pobres que não possuem acesso a rede elétrica abordando as formas de financiamento para aquisição, geração e implantação de sistemas do tipo System Home Solar-SHS (sistemas solares residenciais). Essa proposta apenas fomenta a venda de equipamentos e componentes de sistemas solares fotovoltaicos, enquanto a nossa proposta volta-se para capacitar os moradores dessas comunidades a compreenderem todo o funcionamento de um sistema fotovoltaico
off-grid. Desta forma, a própria comunidade pode resolver seus problemas com os sistemas já
instalados e os que serão instalados no futuro.
Os pesquisadores do trabalho [29] apresentam um Programa de Transferência de Conhecimento para aumentar a conscientização sobre Sistemas Solares Fotovoltaicos Conectados à Rede (On-Grid). O programa também visa educar a comunidade sobre operação, manutenção e segurança dos sistemas, adicionando auto-monitoramento do desempenho do sistema. A metodologia de transferência de conhecimento desta pesquisa foi dividida em três fases: 1) Campanha de conscientialização por meio de palestras, folhetos, worshops e visitas a instalações; 2) Acompanhamento de processos de operação, manutenção e segurança do sistema de micro-geração de energia solar Fotovoltaico não-conectado à rede, realizado por meio de palestras, workshops e visitas; 3) Avaliação do desempenho de sistema através de palestras, demonstrações e visitas. Nossa proposta visa capacitar e instrumentar as comunidades sem acesso a rede elétrica, para que possam trabalhar nesses sistemas chamados ‘fotovoltaicos off-grid’. A capacitação se inicia por discussões sobre as necessidades da comunidade, passando por aulas interativas práticas e teóricas presenciais. As ações são
dinâmicas, em locais disponibilizados pelos interessados, envolvidas em linguagem acessível com trocas de informações e conhecimento aplicados às realidades locais, culminando com assistência prática e direta para as implantações reais.
O uso de kits de montagem, ou de blocos de encaixe e construção, é amplamente explorado por instituições de pesquisa, ensino e treinamento. As pesquisas de [30] usam blocos de montagem para mostrar que crianças possuem habilidades inatas de engenharia e, que os blocos devem ser usados como ferramentas de exercício e lapidação destas habilidades. O trabalho de [31] trata do treinamento de jovens para desenvolver e construir veículos submarinos operados remotamente (ROV - Remoted Operately Underwater Vehicle) [32], adotam blocos de montagem de embarcações miniaturizadas para cursos de Engenharia Naval no conceito de Project-Based Learning (PBL). Um processo semelhante ao de Engenharia reversa adotado por [33] conclui que o uso de blocos de montagem para construção (prioritariamente assistida) de elementos 2D e 3D são fundamentais para a percepção que crianças pequenas têm do mundo, assim como para a sua melhor identificação com os conceitos de matemática no futuro. Todos estes trabalhos foram realizados com grupos de pessoas com características comuns (apenas crianças, ou apenas jovens, ou ainda, somente universitários), para objetivos específicos, ou de pesquisa acadêmica, ou de formação profissional, ou ainda de formação acadêmica. Diferentemente, o trabalho desta tese contempla um público voluntário de características heterogêneas em idades, em formação acadêmica e em vivência cultural, formado por pessoas com um objetivo comum: suprir, por sua própria conta, uma necessidade básica (neste caso, emergencial) - gerar (e manter os sistemas) de energia elétrica para consumo próprio.
6. EDUCAÇÃO NÃO-FORMAL
Para que possamos compreender que é Educação Não-Formal o autor em [34] faz a diferenciação entre três tipos de educação: Educação Formal, Educação Informal e Educação Não-Formal. Esses conceitos possuem as seguintes características básicas:
Educação formal: Organizada com uma determinada sequência e proporcionada pelas
escolas; possui regulamentação, normatização e organizações por trás dessa forma [35], ou seja, segue um currículo oficial, possui um reconhecimento oficial (local, regional, estadual ou federal), no caso do Brasil, segue as normas e regras do Ministério da Educação – MEC. Os conteúdos são separados por currículos e cursos, que por sua vez, são divididos em níveis, programas, graus, diplomas, etc. Este tipo de formalização da educação já era visto na China, no século XII, em que o sistema de educação chinês já possuía as principais formalizações da educação, como a conhecemos hoje.
Situadas em pequenas propriedades cuja terra fornecia rendimentos para mantê-las, todas as escolas possuíam salas de aula, um conjunto de textos oficialmente impressos e um espaço em separado em que funcionava um templo de Confúcio, onde se realizavam cerimonias semi-religiosas de caráter edificante. Além disso, algumas tinham bibliotecas consideráveis, abertas ao público: a Escola do Condado de Wu-yuan, na província de Liang-Tse, por exemplo, reunia mais de 1.400 volumes [36].
Educação Informal: Todas as possibilidades educativas no decurso da vida do
indivíduo [35]. Oportunidades que acontecem para aprendermos alguma coisa. Desde o início de nossas vidas, adquirirmos diversos conhecimentos fora da estrutura curricular formal, como por exemplo, o aprendizado de nossa língua materna, o aprendizado de comportamentos, o aprendizado de caça e pesca, etc. Podemos dizer que é a “escola da vida”, existe desde o inicio das civilizações e das sociedades.
Educação Não-formal: A Educação Não-Formal se caracteriza por possibilitar a
transformação social, dando condições aos sujeitos participantes do processo de interferirem na história por meio de reflexão e de transformação [34]. A principal marca que distingue a Educação Não Formal é que ela não é regulamenta/supervisionado pela Estado. Dessa forma, são as necessidade, interesses e motivações dos educandos que irão influenciar a elaboração dos currículos/conteúdos e, no desenvolvimento desses, não há tempos pré-determinados, e
fixados. Também não há rigidez no desenvolvimento dos currículos, uma vez que as dinâmicas educador-educando podem fazer surgir outras necessidade e interesses que, por sua vez, podem levar à reelaboração dos conteúdos e redefinições dos objetivos. Assim, flexibilidade e criatividade se tornam peculiaridades bastante presente na Educação Não Formal.
A ideia do ponto deflagrador é importante na Educação Não Formal, isto é, ideias ou objetivos que despertem percepções, sentimentos, conexões etc, que o educador saberá perceber e explorar em articulações com outros pontos, de modo a formar uma teia ou rede.
O termo Educação Não-Formal surgiu em 1968 no livro The World Educational Crisis: A Systems Analysis de Philip H. Coobs, publicado pela Universidade de Oxford, repercutindo imediatamente em discussões e estudos sobre a crise na Educação Formal [37]. A Educação Não-Formal é entendida como um campo conceitual, desta forma ela não pode ser classificada como uma metodologia [38]. Para compreendermos onde a Educação Não-Formal se encaixa, temos que fazer uma divisão bem clara, distinguir entre Educação Não-Formal, Educação Não-Formal e Educação Informal:
“Em resumo, de acordo com o critério metodológico, o que distinguiria a educação formal e não-formal seria o caráter escolar ou não escolar do processo educacional. Por outro lado, de acordo com o critério estrutural, a diferença dependeria de se o processo se encontra ou não dentro do sistema educacional graduado e estruturado; ou seja, se ele pertence a "educação regulada" ou não”. [39]. Tradução livre
6.1 Compreendendo a Educação Não-Formal
Ao pensar educação, estamos acostumados a pensar e imaginar educação somente no espaço das escolas e universidades, espaços que, em vias de regras, pela nossa sociedade, “concentram” o conhecimento, sistematizando, normatizando e formalizando a maneira de ensinar e aprender [40]. Os autores em [38] descrevem a Educação Não-Formal como um conjunto de possibilidades e de processos que são práticos, reflexivos e diferenciados. Eles são práticos, pois são compreendidos, aplicados ou explicados a partir de questões do dia a dia do público interessado; reflexivos, devido ao caráter interativo da relação de troca e compartilhamento entre as pessoas que participam do processo; e esses processos são
diferenciados, por serem distintos (sem serem antagônicos) do modelo ensino-aprendizagem formalmente praticado. A Educação Não-Formal, segundo [38], tem foco na socialização dos indivíduos ao promover a formação de sujeitos e de grupos humanos ao longo de suas inter-relações no espaço-tempo institucional e não institucional [38], também afirmam que a Educação Não-Formal pode ser caracterizada por possibilitar a transformação social, dando condições aos sujeitos que participam desse processo, de interferirem na história por meio de reflexão e de transformação. De outra forma, a Educação Não-Formal não é um conceito pronto, a sua definição não está dada, pois ela está sendo criada, produzida e recriada.
A Educação Não-Formal não segue um molde, não segue uma forma e um currículo que exija-se ter na educação formal, porém, a Educação Não-Formal não significa desorganização, não significa a inexistência de formalidade e não significa que seu espaço não seja educacional, ela também pode levar a uma certificação, mesmo que essa não seja a finalidade [41].
A Educação Não-Formal não é o oposto de uma Educação Formal, uma não esta á função da outra, mas em muitos casos, a Educação Não-Formal é utilizada como complemento das lacunas deixadas pela educação escolar, por exemplo, podemos envolver práticas de acordo com necessidades, interesses e questões de certos grupos ou comunidades. Na Educação Não-Formal não há mecanismos de repreensão em caso de não aprendizado, buscam-se disposições de diálogos, o educador é aquele que junto com o educando constroem e buscam o conhecimento, em uma relação prazerosa com o aprender, estimulando práticas, vivências, laços afetivos e vínculos que reforçam a coletividade [41].
A Educação Não-Formal pode ser realizada em caráter voluntário (diferentemente da Educação Formal), em que as atividades ou formações que serão oferecidas façam sentidos para a comunidade e os participantes, possibilitando também a oportunidade de atividade remunerada (emprego) para o formador deixar de ser voluntário [42].
Podemos encontrar a Educação Não-Formal sendo aplicada e utilizada em diversos espaços institucionais ou não institucionais (formais e não formais), e.g., em ONGs, centros comunitários, igrejas, museus, instituições que mantém parcerias com empresas, escolas, universidades, comunidades rurais, comunidades indígenas, etc. [42]. Assim, não podemos
pensar a Educação Não-Formal sem levar em consideração a comunidade, sua história e a construção de sua identidade.
7. METODOLOGIA
A metodologia adotada (Figura 7.1) é a da pesquisa exploratória e qualitativa com estudos de casos múltiplos de aplicação parte em Casos Modelo e parte em Casos Reais.
.
Figura 7.1 - Representação da metodologia aplicada.
As ações aplicadas apoiam-se no conceito de Educação Não-Formal [43] (Capítulo 6). Um exemplo de Caso Modelo é a tratativa lúdica sobre o conceito de correntes e potenciais elétricos associados aos sistemas de caixa d’água, canos e torneiras com a concomitante montagem de circuitos elétricos em placas e componentes de encaixe. Busca-se a realização de pesquisas-ação, que é definida por [44] como uma forma de pesquisa que busca analisar os efeitos ou resultados de várias ações cujo objetivo visa promover a mudança da própria condição social ligada diretamente com a produção do saber, desta forma, permitindo a análise qualitativa dos conteúdos apoiados pelas interações entre todos os participantes.
Os 12 Passos descritos na Figura 7.1 descrevem a constante interação entre o pesquisador e a comunidade na obtenção dos resultados desejados. Os Passos de 1 a 8 são administrativo-operacionais que antecedem a realização dos estudos de caso para preparação e construção dos sistemas. O Passo 9 é o mais longo do processo e foi planejado exclusivamente para uma estrutura de aprendizagem móvel (adequa-se a algum local disponível) com formato de laboratório. O objetivo do espaço é proporcionar aos acampados o conhecimento suficiente (troca, manuseio, experimentação, discussões, apresentações, etc,) sobre conceitos básicos de Física e Engenharia abordados nos estudos. A principal ferramenta
de uso durante o Passo 9, que também contempla ferramentas tradicionais de um laboratório de eletrônica, é o conjunto de Kits Didáticos para Energias Alternativas com peças funcionais encaixáveis (Capítulo 7.1) . Estas peças têm características lúdicas como diferentes cores, componentes miniaturizados com funções de movimento e pedagógicas, entre outras.
Os Casos Reais estão tratados nos Passos 10 e 11 em que os participantes colocam em prática o conhecimento teórico adquirido no Passo 9, quando podem construir seus painéis fotovoltaicos e instalar os sistemas completos. O Passo 12 é aquele em que o pesquisador analisa os resultados transformando em informações que são trocadas com os participantes. Neste último Passo, avaliações de aprendizagem e de processo (Capítulo 7.2) são concluídas (diferentemente de avaliações de desempenho tradicionais) para apoiar os resultados e, principalmente, fortalecer os participantes, no sentido de reconhecer, validar e acreditar seus resultados [43] [45].
7.1 - Kit Didático de microgeração de energia
Os experimentos foram desenvolvidos com Kits Educacionais Snap Circuits® produzidos pela Elenco® (Figura 7.2) [46] tratam do estudo de Energias Renováveis através de experimentos, explicações e análises de circuitos de geração de energia eólica, solar, mecânica e química (Figura 7.3), seguindo o modelo STEM (Science, Technology, Engineering, Mathmatics) [47] [48] [49].
Figura 7.3 - Principais itens do Kit Educacional em Energias Renováveis
O Kit Educacional é composto por componentes elétricos e/ou eletrônicos miniaturizados, montáveis em estruturas plásticas, onde seus terminais são acoplados manualmente por conectores macho/fêmea do tipo de botões de pressão (Figura 7.4) similares àqueles encontrados em calças jeans.
Figura 7.4 - Modelo de conectores do Kit Educacional em Energias Renováveis [46].
As peças são localizadas por pontos de fixação dos componentes na forma de uma matriz (linhas vs. colunas) de simples referência, o que facilita a conexão com outras peças/componentes através de fitas condutoras com função de fios elétricos. Esse modelo dispensa a necessidade de soldar componentes, além de garantir segurança para o trabalho com baixíssimos valores de tensão e corrente. A Figura 7.5 mostra a lista de peças que compõe esse Kit Educacional.
Figura 7.5 - Lista de peças do Kit Educacional em Energias Renováveis [46] Célula Fotovoltaica Motor e Gerador Cuba Plástica Energia Química Dínamo Energia Mecânica Condutores diversos tamanhos Turbina
Energia Hidráulica Voltímetro
Pás Energia Eólica
Conector Macho Conector Fêmea
Os estudos de caso foram desenvolvidos com 06 kits idênticos, um para cada grupo de trabalho. A Figura 7.6 ilustra alguns momentos da apresentação do kit de geração de energias renováveis durante a capacitação. A apresentação permite o primeiro contato dos acampados com os componentes do kit e viabiliza uma abordagem lúdica sobre cada peça e suas funções.
Figura 7.6 - Primeiro contato dos educandos com o Kit Educacional em Energias Renováveis
O kit se assemelha a um jogo de encaixe de peças coloridas e multiforme, que permite a construção de modelos de forma simples e lúdica. As imagens da Fig. 6.5 mostram a diversidade de idades do público masculino e feminino abordado neste trabalho, o que viabiliza a interação pessoal e o compartilhamento de experiências e aprendizado entre os participantes.
7.2 - Um modelo de avaliação de resultados
Para avaliar as informações sobre a percepção de descoberta (no sentido de aprendizagem) admite-se que a expressão do senso de humor [50] dos assentados revela (declara) a expressão de sucesso para o conhecimento que está sendo conquistado. Essas informações são propositadamente não anotadas, nem planilhadas como estratégia de preservação da individualidade e da autoestima dos participantes. A semelhança de [47] em que, naquele trabalho, registros em vídeo permitiram a geração de análises a posteriori, para fortalecer as impressões e observações durante o contato direto, aqui, os registros são fotográficos. Desta forma, a avaliação assume um caráter abstrato e subjetivo e baseia-se principalmente na percepção do pesquisador obtida durante as interações (tanto diretas quanto
por imagens) com os integrantes do processo de capacitação [51]. O método de formalização adotado para estas percepções é baseado no Pick-A-Mood - PAM (Escolha-Um-Senso de Humor) de Pieter Desmet, que propõe um tipo de escala de senso de humor baseada em nove ícones de imagens (Figura 7.7) comparativas, ou de referência [50].
Figura 7.7 - Os nove Ícones do Método Pick-A-Mood (PAM) de Pieter Desmet [50]. Oferecemos a seguinte versão para os títulos: excited→entusiasmado; cheerful→alegre; relaxed→relaxado; calm→calmo;
neutral→neutro; bored→incomodado; sad→triste; irritaded→irritado; tense→tenso.
As percepções geradas (por encontros e fotografias) são comparadas com os ícones de Desmet e, então, associadas a uma Escala de Entendimento, ou de satisfação (Figura 7.8).
A adoção desta escala de entendimento (Figura 7.8) permite reavaliar as estratégias e o acompanhamento dos resultados realizados ao longo do processo de capacitação, além de dar parâmetros para as análises das variáveis de resultado. Para tanto, as variáveis foram classificadas de acordo com as suas funções de avaliação em três tipos: as funções de processo e de aprendizagem e a função geral (aplicada tanto para processo quanto para aprendizagem) [51]. São observadas três funções gerais da avaliação: diagnóstica, comparativa de resultados e valorizadora de objetivos. A função diagnóstica determina a condição de partida, ou, de outra forma, a partir de que se buscarão os objetivos traçados. A comparação de resultados dá parâmetros de medida entre os resultados alcançados e aqueles inicialmente propostos (tanto do processo, quanto da aprendizagem). A função valorizadora de objetivos busca atribuir valores positivos e negativos para os objetivos que efetivamente alcançados [51].
O processo avaliativo baseia-se em três funções da avaliação de aprendizagem: revalorizadora, formativa e social. Revalorizadora tem sentido de atribuir poder à ações de busca, ao empenho individual e coletivo, assim como às conquistas, de outra forma, à autoestima dos participantes. A proposta da função formativa é ser meio, recurso de realimentação ou de referenciamento para aquilo que os participantes buscam. Por fim, a função social atribui referências para a valoração das competências almejadas e conquistadas como valor real, tanto individual, quanto coletivo [51].
Quanto a avaliação do processo capacitatório, são observadas as funções orientadora e certificadora. A função orientadora permite guiar e regular o processo de troca de conhecimentos. O grau de consecução e de qualidade dos resultados dos processos são atribuídos à função certificadora [51].
As variáveis gerais adotadas são duas: Necessidade e Presença Espontânea. Para a função de avaliação de aprendizagem associamos a variável Entrega de Resultados (complementação das tarefas). A variável de avaliação do processo chama-se Comprometimento com a Execução do processo (por exemplo, disponibilização de espaço, tempo e dinheiro entendidos como meios e recursos empreendidos enquanto investimentos individuais e coletivos).
A proposta permite a correção de rumos a qualquer momento do desenvolvimento dos trabalhos com diálogos e interações transversais, o que permite a reavaliação de ferramentas e estratégias em função dos objetivos atingidos e buscados [51].
8. PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
Este capítulo tem como objetivo apresentar a produção e consumo de energia elétrica no Brasil e apresentar um rápido panorama mundial de consumo e produção de energia elétrica. Desta forma, será possível perceber a desigualdade na produção e distribuição de energia elétrica entre países ricos e emergentes, bem como, os Estados brasileiros.
As fontes de energia apresentadas neste capítulo estão divididas em duas categorias: não renováveis e renováveis [52].
8.1 - O direito à energia elétrica
O acesso à energia é um direito humano básico [53] como pré-condição e meio para exercermos o direito ao desenvolvimento1[54], assim como estão apresentados na Declaração Universal dos Direitos Humanos [55] através dos Artigos e Parágrafos que seguem:
Artigo XXI
[...]
2. Todo ser humano tem igual direito de acesso ao serviço público do seu país.
[...]
Artigo XXVII
1. Todo ser humano tem o direito de participar livremente da vida cultural da comunidade, de fruir das artes e de participar do progresso científico e de seus benefícios.
2. Todo ser humano tem direito à proteção dos interesses morais e materiais decorrentes de qualquer produção científica, literária ou artística da qual seja sua autoria.
A energia é essencial para as pessoas se desenvolverem e prosperarem [56] e a Agenda 2030 da ONU [57] assegura o acesso universal à energia em seu objetivo Sétimo como “confiável, sustentável, moderno e a preço acessível”. Contudo, o relatório da Agência
1Direito ao Desenvolvimento refere-se às necessidades mínimas ou básicas dos seres humanos (previsto pela
Declaração Universal dos Direitos Humanos - DUDH) que devem ser atendidas, como por exemplo, acesso a educação e a saúde.
Internacional de Energia (IEA) de 2016 [58] estimou que cerca de 1,3 bilhão de pessoas viviam sem acesso à energia elétrica no mundo e, que este número pode elevar-se para 1,4 bilhão até o ano de 2030. Esse relatório ainda afirma que cerca de 84% das pessoas sem acesso à energia elétrica vivem em áreas rurais isoladas ou espalhadas e, que possuem baixa demanda por energia. Essas áreas rurais de baixa demanda de energia elétrica não são economicamente rentáveis para governos e empresas privadas implantarem redes de distribuição de energia [59]. Como o acesso à energia elétrica está diretamente ligado à disponibilidade dos meios de produção, as regiões mais afastadas dos centros urbanos e de produção ficam às margens dos projetos de distribuição de energia. Por isso, a ONU tem a preocupação de alertar toda a sociedade no sentido de assegurar o acesso à energia elétrica para todos, principalmente para aqueles que vivem às margens dos centros urbanos e de maior produção. Essa iniciativa visa que todos os cidadãos possam ter acesso à energia elétrica, pelo menos para as atividades básicas, como, e.g. iluminação residencial.
8.2 - Fontes de energias não renováveis
- Carvão Mineral: É utilizado nas Usinas Termoelétrica no processo de queima em que, turbinas são acionadas pelo vapor através da queima do carvão, processo em que transforma energia térmica em energia mecânica e, em seguida é transformado em energia elétrica [52]. - Gás Natural: É utilizado em duas modalidades de produção de energia elétrica. Uma delas é a geração direta e exclusiva da eletricidade. Outra é a co-geração, da qual é possível extrair o calor e o vapor utilizados em processos industriais [60].
- Derivados de Petróleo: São utilizados os combustíveis fósseis, que de forma simplificado, são enviados até as usinas e queimados em uma câmara de combustão. O calor obtido nesse processo é usado para aquecer e aumentar a pressão da água, que se transforma em vapor. Este vapor movimenta as turbinas que transformam a energia térmica em energia mecânica. O gerador transforma a energia mecânica em energia elétrica [61].
- Energia Nuclear: É utilizado o minério urânio após um processo de enriquecimento chamado de ultracentrifugação, pois o urânio na forma natural não é capaz de produzir energia. Após o processo de enriquecimento, o Urânio se transforma em um minério altamente radioativo que é capaz de aquecer reatores nucleares para a produção de energia elétrica [62] [63].
8.3 - Fontes de energia renováveis
- Energia Hidráulica: É produzida através das usinas hidroelétrica que tem sua estrutura composta basicamente por barragem, sistema de captação e adução de água, casa de força e vertedouro. Produz eletricidade girando grande turbinas pela força da queda das águas, transformando energia mecânica em energia elétrica [52].
- Biomassa: A produção de energia elétrica através da biomassa é possível graças a conversão de uma matéria-prima em um produto intermediário que é utilizado em uma máquina motriz. Esta máquina converterá energia mecânica em energia elétrica através de geradores [52]. - Energia Eólica: É a energia elétrica obtida através da energia cinética, (do movimento do vento). O vento surge pelo movimento de massas provocado pelas diferenças de temperatura e pressão na superfície terrestre [60].
Com o crescimento e desenvolvimento industrial, tivemos o aumento da exploração dos recursos energéticos em todo o mundo, o que nos possibilitou perceber a relação entre o desenvolvimento e o consumo de energia elétrica. A partir desta relação é possível perceber no texto destacado de [64], as diferenças entre o consumo de energia dos países desenvolvidos e dos países emergentes:
Grandes diferenças existem entre o consumo de energia dos países pobres e dos países ricos. Para ilustrar estas diferenças de forma simples, a relação entre riqueza e consumo de energia pode ser estabelecida analisando-se a relação entre o “tamanho da economia” de um país e seu respectivo consumo de energia... [64]
Também é possível observar na Figura 8.2, que ao somar o consumo de energia elétrica da América Latina, América Central e a África (continentes em que se encontram os chamados países emergentes), todos juntos não consomem nem a metade de energia elétrica da América do Norte [65].
Ao analisar neste capítulo os dados divulgados pela IEA [66] sobre o acesso e produção de energia elétrica, é possível observar que países mais desenvolvidos possuem suas redes de eletrificação mais robustas, facilitando desta forma o acesso à energia elétrica dentro de seus territórios. Esses países também são os maiores consumidores de energia elétrica do mundo, conforme será apresentado. No cenário mundial da demanda de energia elétrica, foi
necessário produzir 24.790 TWh no ano de 2016 para atender toda a demanda de eletricidade através de diversas fontes geradoras de eletricidade. Por fim, enfatizamos a matriz da geração energética mundial dada por [67], tal qual apresentamos na Fig. 8.1:
Figura 8.1 - Matriz Energia Elétrica Mundial. Elaboração Própria [65]
38,5% de carvão mineral, 22,8% de gás,
4,0% de óleo, 10,6% de urânio, 16,2% de hidráulica e,
7,9% de outras não especificadas.
O carvão mineral é a mais consumida fonte de energia do planeta e, além de ser não-renovável causa sérios problemas sócio-ambientais, tais como: a formação de lagoas ácidas próximas às áreas de mineração como resultado de rejeitos ricos em dissulfeto de ferro (FeS2); diminuição do pH das águas afetando grande áreas e regiões; liberação de gás sulfúrico na atmosfera durante o processo de extração; emissão de poluentes atmosféricos como o dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NOx), compostos orgânicos voláteis (VOCs) e aerossóis, etc, [68] [69] [70]. A segunda principal fonte de produção de energia elétrica do mundo é o Gás Natural (23% da matriz energética mundial), classificado como uma fonte de energia não renovável. De acordo com a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEE), o gás natural emite de 40% a 50% menos CO2que o Carvão Mineral, e emite de 20% a 23% menos CO2 que as fontes derivadas de petróleo para a produção de energia elétrica [71]. Mesmo assim, os principais poluentes emitidos pela queima do gás natural na produção de eletricidade são os gases de dióxido de carbono (CO2), Oxido de Nitrogênio (NOx) e Monóxido de Carbono (CO). Acrescentasse a isso, que há diversos estudos que apontam altas
taxas de poluição de aquíferos próximos às áreas de usinas de gás natural [72] [73]. A questão da produção da energia elétrica deixa de ser simples quando percebemos todos os fatores envolvidos e necessários apenas no processo de geração ou transformação.
Um desses fatores é a liberação dos Gases de Efeito Estufa (GEE), responsáveis pelo aquecimento global. A preocupação com as mudanças climáticas do mundo foi tema da 21° Conferência das Nações Unidas realizada em Paris, em 2015 [74]. Com a participação dos 195 países membros, o Acordo de Paris foi aprovado [75]. A meta do acordo é reduzir a emissão de gases do efeito estufa e, com isso, o compromisso é manter o aumento da temperatura média global abaixo de 2°C, tendo como referência os níveis de aquecimento global do período pré-industrial [76]. Porém, para o Acordo de Paris vigorar, foi necessária a ratificação de 55 países, que juntos, são responsáveis por mais da metade das emissões dos gases de efeito estufa do mundo. Este acordo prevê que os países signatários criem seus próprios compromissos com a redução da emissão do efeito estufa a partir do cenário social e econômico local. Cada nação e governo apresentariam sua contribuição para a redução da emissão dos gases de efeito estufa [77].
Contudo, somente no final de 2018, no encontro realizado em Katowice, na Polônia, foram criadas as diretrizes para a implementação do Acordo de Paris sobre o aquecimento global, este conjunto de diretrizes foi chamado de “livro de regras” [78]. Porém, um ponto destas diretrizes que ainda é tema de discussões e disputas entre as nações é o Artigo 6, chamado de “mecanismo de mercado”. Ele permite aos países, negociar suas emissões de gases de efeito estufa, criando desta forma os “mercados de carbono” ou “comércios de carbono”.
Temos que salientar que as metas de redução de emissão de carbono são metas domésticas, estabelecida pelo próprio país, em que cada governo mensura esses cortes como bem entenderem, criando desta forma, um risco real no mercado de créditos de emissão de carbono, podendo, neste caso, serem emitidos mais créditos de carbono e não impactando em nada na redução das emissões dos gases de efeito estufa na atmosfera. Isso seria um desastre para o meio ambiente e também para o próprio mecanismo do comercio de créditos de carbono.
Neste sentido, como já apresentado, fica claro que a produção e consumo de energia está diretamente ligada ao desenvolvimento econômico de cada país e a emissão de carbono diretamente relacionada com os tipos de fontes energéticas. Para visualizar o consumo de eletricidade de forma mais detalhada, a demanda de energia elétrica de 2016 é descrito a seguir por regiões continentais (Figura 8.2).
42,8% na Ásia e Oceania, 20,5% na América do Norte, 17,9% na Europa,
6,4% Eurásia,
5,2% América do Norte e Central, 4,4% Oriente Médio e,
2,8% na África. [50]
Figura 8.2 - Demanda Energia Elétrica por Continente. Elaboração Própria [65]
Na Fig. 8.2, é possível observar que os continentes onde se encontram os países chamados de potências econômicas são os continentes que possuem as maiores demandas de eletricidade, sendo elas, as maiores consumidoras da produção de energia elétrica do mundo. No cenário econômico, o Brasil já ocupou a colocação de 6ª maior economia do mundo em 2011, e mesmo com a queda para a 9ª economia em 2016 [79] [80], ficou na oitava colocação da capacidade instalada de geração de energia elétrica do mundo, sendo responsável por 2,3% da produção de energia elétrica mundial, equivalente à 140,9 GW de produção de energia elétrica. [65] [50]
8.4 - Produção de energia elétrica através de fontes renováveis
Com as preocupações dos países frente ao tema de aquecimento global para a redução de emissão de carbono, diversos governos vêm investindo, nesses últimos anos, em pesquisas e desenvolvimentos para instalações de novas fontes de energias renováveis para a produção de energia elétrica. Desta forma, acredita-se que os países poderão ter sua matriz energética mais eficiente e menos prejudicial ao meio ambiente
No cenário da produção de energia elétrica através de fontes alternativas, a capacidade instalada total no mundo era de 758,3 GW no ano de 2015. Deste total denominamos fontes alternativas a geração de energia elétrica através de fontes geotérmicas, eólicas, solares, das marés, das ondas, biomassa e outros resíduos, em que o Brasil ficou em décimo lugar (Fig. 8.3), com apenas 2,6% (20 GW) do total de sua energia elétrica produzida [65].
Figura 8.3 - Evolução de fontes alternativas entre os anos de 2011 à 2015. Elaboração Própria [65]
Também é possível perceber na Figura 8.3, que o Brasil entre os anos de 2011 e 2015, quase dobrou sua produção de energia através de fontes alternativas, enquanto países como Índia e Japão quase não tiveram alteração na produção deste tipo de energia. Porém, os países que mais investiram em produção de energia elétrica através de fontes alternativas foram a China, a Itália e os Estados Unidos.
Desta forma, também é importante apresentar a matriz de geração de energia elétrica do Brasil que é constituída pela geração de energia através das hidroelétricas, gás natural, biomassa, eólica, nuclear, carvão, derivados de petróleo e outros. Na Figura 8.4, apresentamos a evolução da produção das fontes da matriz energética do Brasil, no período de 2013 à 2017.
Na Figura 8.4, podemos observar que a maior parte da produção de energia elétrica do Brasil é produzida através das hidroelétricas, totalizando 63,1% da geração de energia elétrica do Brasil no ano de 2017. Podemos observar a Figura 8.4, uma significativa evolução da produção de energia elétrica através das fontes eólicas, chegando a quase 50 GW no ano de 2017.
Figura 8.4: Apresentação da matriz de energia elétrica do Brasil por fonte geradora em 2017. Elaboração Própria
Também, nota-se a redução pela metade da produção de energia elétrica através de derivados de petróleo no ano de 2016, mantendo-se em 2017. Os números apresentados na Figura 8.4, apontam para que os investimentos para a produção de energia elétrica através de fontes de energias renováveis e a redução do uso de fontes derivadas de petróleo no Brasil pode ter relação com o “novo” Protocolo de Kyoto, de 2012.
O protocolo de Kyoto foi acordado em 1997, e tem como base, princípios do Tratado da Organizações das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas. Porém, somente em 2005 é que se chegaram a um acordo, estabelecendo as primeiras metas de redução de gases do efeito estufa. A meta inicial era reduzir em pelo menos 5% menos a emissão de gases do efeito estufa levando como parâmetro a média emitida de CO2 no ano de 1990. Esta meta era para ser atingida até o ano de 2012, data prevista para encerrar a primeira fase do tratado. Nesta primeira fase, somente os países considerados desenvolvidos é quem tinham o compromisso da redução de CO2, os chamados países do Anexo I. Países em desenvolvidos não tinham obrigação de colaborar com as metas de redução de carbono [81]. Porém, a primeira fase do Protocolo não atingiu a meta até 2011. Na nova fase em 2012, todos os países ratificaram suas
