BALANÇO ENERGÉTICO CAMINHOS PARA O FUTURO

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EMC 5003 – Tecnologia & Desenvolvimento

BALANÇO ENERGÉTICO – CAMINHOS PARA O FUTURO

André Sgrott – andretenis@gmail.com

Curso de Graduação em Engenharia Mecânica – UFSC 88.040-900 – Florianópolis – SC

João Victor Colin Batista – jvcb1993@gmail.com Curso de Graduação em Engenharia Mecânica – UFSC 88.040-900 – Florianópolis – SC

Resumo: A crescente demanda de recursos energéticos inicia a preocupar o meio social, uma vez que se introduziu na sociedade o conhecimento de que tudo finda. Ou seja, com os recursos energéticos mundiais não será diferente. Esse conceito, ou melhor, a ideia em si, de que o fim é inevitável, gera um desconforto emocional, o qual muitas vezes faz com que esse assunto não seja colocado em pauta. O presente trabalho objetiva mostrar que com a utilização racional dos meios energéticos e tecnológicos é possível um melhor aproveitamento, e, portanto maior rendimento, dos recursos disponíveis. De forma que, energia não seja desperdiçada e, assim, garantir a longevidade das sociedades vindouras.

Palavras-chave: Balanço energético, matriz energética, escassez energética.

1 INTRODUÇÃO

Quando se trata de balanço energético, logo se retoma conceitos fundamentais de engenharia térmica, definindo-se um volume de controle, onde existem entradas e saídas energéticas, surgem, também, acúmulos e transformações destas em tal volume abstrato, mas a questão é, pode-se expandir esse conceito para um espaço qualquer, como uma cidade, estado ou país? A resposta é sim! Não apenas pode-se aplicar tais conceitos, como se deve. De primeira mão, tem-se um grande choque, ao se verificar que a desigualdade de Clausius pode ser aplicada ao nosso planeta, por exemplo, pois esta postula as irreversibilidades inerentes a quaisquer processos e, com estas, o término da energia livre disponível de qualquer sistema fechado.

Tal interpretação leva a conclusões precipitadas, como, por exemplo, a que nada se tem a fazer para evitar um fim eminente. Pura inocência, quando se trata de ordem e desordem de sistemas, o que de fato deve ser julgado não é um apocalipse longínquo, mais um presente mais eficiente, com rendimento compatível com a competência racional humana. Portanto, não deve ser utilizada tal desigualdade para argumentar que nada pode ser feito, mas sim, para definir um rendimento de segunda lei, ou rendimento energético, que nos dá uma medida teórica do quão bem estamos utilizando as matrizes existentes. E isso é importante, pois serve como erro do processo, que permite ajustar os sistemas, de tal forma que as entradas possam ser mais próximas das saídas, o que melhora o rendimento. Tal analogia com sistemas de controle é de fato interessante, pois se deve otimizar utilizando-se referenciais.

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Sem mais delongas, convida-se o indivíduo; ser racional, social, o chamado homo sapiens sapiens a observar uma cidade hipotética como um volume de controle. Em tal volume podem-se definir entradas e saídas genéricas, mas como objetiva-se analisar o rendimento energético, definem-se inicialmente entradas como qualquer meio sólido, líquido, gasoso ou radiações e irradiações, capaz de ser transformado em trabalho, que ultrapassam a superfície no sentido contrário da normal desta (para dentro). Como saída, define-se de forma análoga, porém que ultrapassa em mesmo sentido à normal da superfície (para fora). Como termo de geração de energia, define-se neste artigo o mesmo como nulo, pois as entradas e saídas como definidas, levam em consideração os meios que contem em si capacidade de produção de trabalho, ou seja, energia convertível em calor. Portanto, o termo de geração, que trata da transformação de um tipo de energia arbitrário em calor, ou seja, em fonte de trabalho, já está contabilizado de forma indireta como variável de entrada. Falta, enfim, o termo de armazenamento de energia, completando a primeira lei da termodinâmica. Tal termo é definido, como os meios sólidos, líquidos, gasosos ou radiações e irradiações, capaz de serem transformados em trabalho, que se encontram enclausurados na superfície arbitrária escolhida.

Por fim, já definido tais variáveis, pode-se iniciar a análise da cidade hipotética proposta.

Como exemplos de entradas, pode-se citar a energia elétrica, proveniente de usinas produtoras de energia, sejam essas hidroelétricas, termoelétricas, nucleares, solares ou eólicas. Também se pode observar a entrada de matéria prima para as empresas, sejam essas grandes indústrias siderúrgicas, ou pequenas lanchonetes. Além disso, recursos hídricos também deve ser alvo de nossa análise, assim como o próprio fluxo populacional. Ou seja, as próprias pessoas, portadoras de capacidade de trabalho, são contabilizadas ao atravessar a marcação escolhida. Por fim, a radiação solar incidente, os recursos eólicos e a própria atividade geotérmica entram no balanço.

Uma vez que as entradas estão propostas, deve-se observar que tais recursos sofrem as mais variadas transformações, como por exemplo, água pura mesclada com resíduos orgânicos torna-se esgoto, a radiação incidente torna-se irradiação e tem parte absorvida pelo meio fluido participante e pela superfície. Combustíveis fósseis e oxigênio tornam-se gases nocivos, energia elétrica é transformada em calor e trabalho. O ser humano se alimenta, processando fontes orgânicas de energia, podem-se utilizar partes dessas em seus afazeres e parte é desprezada na forma de rejeitos, enfim, inúmeros exemplos generalizados podem ser pensados, a questão é que dentro do volume escolhido ocorrem estas importantes mudanças.

Agora, observa-se a saída de energia, nas mais variadas formas, sendo parte dessa energia possível de ser reutilizada e parte não. Por exemplo, o esgoto pode ser tratado e parte da água pode ser reaproveitada, porém resíduos orgânicos são descartados, o que gera irreversibilidade.

Irradiação deixa a superfície de controle, podendo ser capturada por algum sistema que utilize a mesma com o objetivo de realizar trabalho, mas grande parte da energia incidente acaba por ser absorvida pelo meio fluido participante, cujo gera movimentos convectivos, os quais são complexos de serem reaproveitados, portanto serão tratados como irreversibilidades. Porém, em larga escala, a energia eólica tem o papel de tentar obter parte de energia desses movimentos, mas

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grande parte é desperdiçada da mesma forma, também aumentando a entropia do sistema. A partir dessa lógica, podem-se analisar as demais variáveis, que foram processadas pós-entrada, e agora deixam a superfície controlada.

Ao se analisar apenas a partir da primeira lei termodinâmica, parece tudo estar correto, e não há motivos para preocupação, uma vez que o fluxo líquido de energia é armazenado no sistema. O problema surge ao se fazer à análise de segunda lei, ou análise das irreversibilidades dos processos. Nesta, observa-se que grande parte da energia que deixa o volume de controle não pode mais ser utilizada com a mesma eficácia, ou até mesmo não pode ser reutilizada. Ou seja, energia passou de um estado nobre, como a energia elétrica, para um estado pobre, ou de equilíbrio com o sistema. O que se percebe é que a tendência natural do equilíbrio térmico, ou aumento da desordem do sistema, é acelerado pelos processos que movem a economia mundial.

Ou seja, o consumismo desenfreado, a necessidade do novo, a crescente demanda de produtos aumenta entropia gerada e, por tabela, isso significa uma diminuição da vida útil do sistema. A questão aqui proposta é, será o atual sistema sustentável? É possível manter um crescimento econômico para sempre? A resposta é óbvia, não há condições de se manter tal sistema, completamente irresponsável com a natureza, cego por lucros extravagantes e ingênuo em pensar que não há um custo muito maior que o dinheiro possa pagar por trás de toda essa ganância.

Propõe-se então a reflexão sobre esse fato, e a seguir, alguns conceitos que podem ajudar a aumentar o atual rendimento de nosso sistema, de forma a tentar aumentar a sustentabilidade da cidade hipotética.

2 PARTICIPAÇÃO DE FONTES RENOVÁVEIS – FOCO NO BRASIL

Em vista do que foi discutido na seção anterior, torna-se evidente que é primordial a busca de investimentos em processos mais eficientes e sustentáveis de geração e distribuição de energia.

Nesse sentido, um importante avanço nacional foi feito ao ser criado, em 2002, o PROINFA, que é o maior programa do mundo de incentivo às fontes alternativas de energia elétrica, cujo foco é o investimento na geração de PCH’s, eólica e de biomassa. A seguir é discutido, então, um pouco mais acerca da atual situação, perspectivas e importância das fontes renováveis no País, com destaque para a eólica e solar, bem como é levantada a discussão sobre sistemas elétricos – de geração e distribuição – mais eficientes e inteligentes.

2.1 – ENERGIA EÓLICA

Em um passado recente a energia eólica era muito cara e, portanto, não competitiva quando comparada às outras formas de geração de energia. A partir de 2009, no Brasil, o panorama mudou. Hoje, o custo de produção do MWh pode chegar a R$ 100 para a energia eólica [8], enquanto o da produção através de termelétricas se encontra por volta de R$ 209. Isso torna a energia eólica a segunda mais competitiva no País, perdendo apenas para a das hidrelétricas de

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grandes empreendimentos, que nem podem mais ser construídas. Esses dados colocam, ainda, o Brasil como produtor da energia eólica mais barata do mundo, fato que é um importante avanço na política energética brasileira e um grande incentivo para os empreendimentos nesse setor.

Um fato interessante é que a crise financeira internacional de 2008 teve forte influência para o início dos investimentos em energia eólica no Brasil. As empresas fabricantes de equipamentos para essa indústria se encontravam, no momento, com seus estoques cheios, e precisavam buscar alternativas nos mercados consumidores em desenvolvimento e, em especial, nos BRIC’s. A China poderia ser uma boa opção para esses fabricantes já que lá o mercado de energia eólica estava extremamente aquecido. No entanto, a maior parte desse mercado era suprido por fornecedores locais. Assim, os fabricantes de aerogeradores europeus e norte- americanos passaram a concentrar seus investimentos em outros países, como o Brasil, por exemplo. Dessa forma, registra-se, principalmente a partir de 2009 [10], a chegada de um grande número de fabricantes interessados no mercado brasileiro e uma forte redução nos preços de venda.

É válido levantar o questionamento acerca do potencial de geração de energia eólica que o Brasil possui, uma vez que é relevante saber se a geração teria possibilidade de forte participação na matriz elétrica – e até mesmo energética – nacional. Nesse sentido, constatou-se que o potencial do País para gerar energia através dos ventos é de cerca de 350 Gigawatts, enquanto a capacidade atual de geração de energia elétrica – entre todas as outras fontes – é de 130 Gigawatts. Ou seja, o potencial eólico nacional é imenso, visto que ele poderia fornecer quase o triplo da atual capacidade de geração.

Além disso, esse potencial pode crescer ainda mais. Para se ter uma ideia, no ano de 2001 foi feita uma previsão do potencial dessa fonte de energia no Brasil, ocasião em que esse foi avaliado como sendo, apenas, de 140 Gigawatts, em vez dos atuais 350. Isso ocorreu porque a estimativa não levou em consideração, na época, o avanço tecnológico e o aumento da capacidade de geração dos aerogeradores. Hoje, as torres conseguem gerar mais energia em um mesmo espaço, e a tendência é que os aerogeradores elevem ainda mais suas capacidades.

Muitas das vantagens do aproveitamento da energia dos ventos decorrem do fato de que ela é uma fonte renovável – isto é, virtualmente inesgotável – e uma das mais limpas formas de geração. Mas, no Brasil, tal fonte possui uma característica peculiar que é igualmente interessante:

sua natureza intermitente possui um ciclo complementar ao da geração hidrelétrica. Isso significa que quando a vazão hidráulica cresce, os ventos diminuem de intensidade; quando a vazão decresce, os ventos se intensificam. Assim, tendo o Brasil uma matriz elétrica baseada predominantemente na geração hidrelétrica, o investimento no setor eólico é uma decisão acertada do governo brasileiro para a diversificação da matriz nacional. Dessa forma, os atuais problemas de geração devido a estiagens, por exemplo, tendem a ser amenizados.

A energia eólica enfrenta, é claro, alguns desafios a serem superados. O maior deles, segundo a ABEEólica (Agência Brasileira de Energia Eólica), diz respeito ao desafio logístico do

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escoamento da produção. Tendo-se em vista que o tamanho de algumas pás de turbinas já ultrapassa os 60 m, é desejável que os as fábricas de tais equipamentos se localizem o mais próximo possível das usinas onde elas serão instaladas, o que nem sempre é possível. Além disso, sua natureza é intrinsecamente intermitente, isto é, nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária.

A despeito dessas dificuldades, o País já conta hoje com mais de 6,56 GW de potência eólica instalada através de 262 usinas e, de acordo com o governo brasileiro, essa potência deve mais que triplicar até 2023, quando ela atingirá o valor de 22,4 GW (60% a mais do que os 14 GW de potência instalada de Itaipu).

2.2 – ENERGIA SOLAR

Ao se colocar um volume de controle que envolve a Terra, fica evidente que toda a energia que chega até o planeta é proveniente do Sol. Depois de adentrar a atmosfera, a energia solar irá acionar os movimentos convectivos dos oceanos e do ar, bem como os ciclos de evaporação e precipitação da água. Essas movimentações permitem ao ser humano a extração de energia do Sol indiretamente, como através de turbinas eólicas, hidrelétricas, maremotriz, dentre outras. Até mesmo os combustíveis fósseis podem ser vistos como o resultado da energia acumulada no planeta – devido ao Sol – ao longo de milhares de anos.

Sendo o Sol uma fonte praticamente inesgotável de energia, o aumento da extração de energia solar de forma direta possui um grande potencial para ser um dos pilares da matriz energética mundial das próximas décadas. Essa extração direta pode ocorrer basicamente a partir de duas formas: energia fototérmica ou fotovoltaica. A fototérmica é aquela na qual coletores solares são utilizados para aquecer um fluido arbitrário, muitas vezes a água de residências. Se, em vez de coletores forem utilizados concentradores solares, então a temperatura do fluido atinge valores mais elevados e isso pode ser usado em um ciclo Rankine de geração de potência. Já a fotovoltaica utiliza painéis fotovoltaicos – normalmente feitos à base de silício - a fim de fazer uma conversão direta da energia solar em energia elétrica e, infelizmente, é pouco comum ainda no Brasil. A discussão a seguir será referente à geração fotovoltaica.

Para se ter uma ideia do potencial de geração de energia solar do Brasil, só na região Nordeste há uma incidência de cerca de 6000 Wh/m² por dia [2]. Considerando-se que a área do Nordeste brasileiro é de 1.558.196 km² e que 0,25 % dessa área fosse coberta com painéis fotovoltaicos de eficiência global de η = 0,10 cada (10%) – essa estimativa de eficiência é conservadora, visto que hoje muitos painéis já alcançam rendimentos superiores aos 20% - ter-se- ia uma geração média ao longo do dia de cerca de 97,5 GW. Além disso, de acordo com [3], é estimado que cerca de 15% de toda a energia produzida no Brasil é dissipada nos processos de distribuição. Utilizando esse mesmo coeficiente de perda para a geração solar hipotética, encontra-se um valor médio de potência de 83 GW que chegaria aos consumidores finais durante o dia. Com o intuito de comparação, no dia 05/02/2014 às 15h41 foi registrado o recorde de carga de eletricidade demandada no País, que foi de 85,7 GW. Isso significa que apenas as células

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fotovoltaicas da situação supracitada supririam mais de 96% da demanda de energia elétrica do Brasil durante o dia.

Mas se 0,25% do território coberto por painéis do Nordeste parecer algo surreal de ser implementado, pode-se analisar, então, o que ocorreria se a área total do Lago de Itaipu – que é de 1350 km² - fosse inteiramente substituída por módulos fotovoltaicos de η = 0,10 cada. Nesse caso, a atual produção de Itaipu, que fica em torno dos 80 a 90 TWh/ano, subiria para 229 TWh/ano [4], ou seja, acarretaria num aumento da produção de aproximadamente 170%.

Caso o Brasil precise de modelos de países para seguir e se inspirar na tecnologia solar, nada mais justo do que observar os passos da Alemanha. Depois do desastre de Fukushima em 2011, os alemães decidiram reformular seus planos energéticos e investir pesado nas energias renováveis, com especial destaque para a solar, ao passo que reduzem a produção das usinas termonucleares. Essa revolução ficou conhecida como Energiewende, ou transição energética, numa tradução literal.

Hoje, já é possível suprir até 50,6 % da demanda de energia elétrica da Alemanha apenas através da captação da energia do Sol, e 90% de todos os painéis fotovoltaicos estão instalados em telhados, e não em usinas solares em si [5]. Observando-se que o custo de implementação dessas tecnologias ainda é alto – embora tenha diminuído nos últimos anos e com previsão de baratear ainda mais – o governo alemão precisou subsidiar a tecnologia para a população, de forma que aqueles que a possuem para geração própria conseguem vender o excedente de energia acima do preço médio de mercado. Além disso, foi realizada uma massiva divulgação e conscientização dos alemães para que a tecnologia fosse bem aceita.

É interessante notar que, embora a Alemanha tenha investido muito mais em energia solar do que o Brasil, o potencial daquela é muito menor que o nacional. Estima-se que a região menos ensolarada do Brasil receba 40% mais radiação solar do que a região mais ensolarada da Alemanha [7]. Nota-se, então, que o Brasil possui um clima e geografia extremamente favoráveis para a implantação dessa tecnologia, que, no entanto, ainda não é popularizada no País e possui influência irrisória no balanço energético desse.

Essa pequena presença do aproveitamento da energia solar no País pode ser explicada por uma série de fatores. Um deles é o fato de que até abril de 2012 não existia uma lei que regulamentasse a microgeração de energia elétrica para consumo próprio. Nesse mesmo mês, surge então a Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012, que permite ao consumidor brasileiro gerar sua própria energia elétrica a partir de fontes renováveis e inclusive fornecer o excedente para a rede de distribuição da localidade mais próxima [6]. Embora o excedente consumido não possa ser comercializado – diferentemente do caso alemão – ele pode se transformar em crédito com vigência de até 36 meses. Esse foi um avanço importante para o incentivo da energia solar no Brasil – assim como outras que podem ser usadas para a microgeração, como a proveniente da biomassa, por exemplo - porém há ainda inúmeras barreiras. Dentre essas, estão os elevados preços da tecnologia. Os painéis fotovoltaicos já apresentam por si só um elevado custo, contudo

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houve por muito tempo ainda mais um agravante no caso brasileiro, que é a falta de um produtor nacional dessas células, o que tornava a tecnologia ainda menos competitiva.

Contudo, a partir de julho de 2015, a Sunew® - empresa criada pela CSEM Brasil® - iniciará a produção em larga escala de painéis OPV (sigla em inglês para painéis fotovoltaicos orgânicos) no Brasil, tornando-se a maior do gênero no planeta. Assim, além das perspectivas de barateamento da tecnologia, os painéis OPV possuem algumas vantagens adicionais quando comparadas com os de silício convencionais, a saber: são mais leves (5 % do peso das de silício) e extremamente flexíveis, podendo se adaptar a diferentes superfícies, como teto dos carros e janelas de edifícios; emitem menos poluentes em sua fabricação, com tempo estimado de 2 meses para a compensação do carbono emitido.

Isso pode ser o empurrão que faltava para uma adesão maciça do Brasil à produção de energia solar. No entanto, é preciso que haja uma conscientização do povo brasileiro acerca dos benefícios da tecnologia e que o governo brasileiro participe da divulgação desta e invista mais em pesquisas direcionadas – afinal de contas, ainda se deve melhorar a eficiência de tais painéis – e promova a desburocratização que circunda os processos de microgeração, a fim de que o mesmo se torne mais rápido e prático.

3 NECESSIDADE DE UMA INFRAESTRUTURA MODERNA: SMART GRIDS

Uma política energética alinhada às diretrizes de um planeta sustentável foca numa decrescente utilização de carvão, petróleo e outros combustíveis fósseis e mais no uso da eletricidade oriunda de fontes renováveis. Esse aumento relativo no consumo de eletricidade seria fomentado, também, por um aumento na quantidade de veículos elétricos. Isso faz surgir a necessidade de um sistema mais moderno e inteligente de produção e distribuição de energia elétrica. Tais sistemas inteligentes foram denominados pela comunidade científica de smart grids.

Os sistemas tradicionais de produção de energia foram projetados para gerar potência a partir de um único local, transmitindo a corrente elétrica sob elevadas tensões – para evitar perdas por efeito Joule – até subestações localizadas dentro das cidades nas quais a tensão elétrica é reduzida para ser distribuída.

Tal modo de produção centralizado gera, como é de se esperar, elevados desperdícios de energia elétrica, por mais que existam esforços para mitigá-los. Além disso, esse sistema tradicional realiza poucas medições e emprega pouca comunicação ao longo das linhas. Como exemplo disso, basta ser citado que a maior parte desses sistemas tradicionais faz a coleta das leituras dos sistemas eletromecânicos apenas uma vez por mês, de forma que os consumidores sabem muito pouco sobre como e quando eles próprios fazem o uso da energia. Mais especificamente, no Brasil, a energia é medida em cerca de 95% das unidades consumidoras através desses sistemas eletromecânicos, o que contribui para medidas não tão precisas e monitoramento limitado das cargas [11]. O sistema tradicional também enfrenta grandes desafios

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quando o assunto diz respeito à integração das fontes distribuídas de energia tais como solar, eólica, hidráulica e geração termoelétrica. A dificuldade em se monitorar e controlar a energia elétrica gerada por essas fontes e suas naturezas intermitentes pode desestabilizar a rede. E é com o objetivo de solucionar esses problemas que nasceu o conceito das smart grids.

Uma tradução literal de smart grids seria a de redes elétricas inteligentes. Porém, embora o termo possa sugerir um assunto complexo, a ideia central é relativamente simples. As novas redes de energia seriam equipadas com tecnologias automatizadas para a medição do consumo em tempo real. Assim, o primeiro passo para implantação dessa tecnologia seria a substituição dos atuais medidores de energia analógicos pelos equivalentes digitais nas residências. Isso permitiria estabelecer uma comunicação de mão dupla entre os consumidores finais e a empresa geradora de energia, fornecendo o suporte necessário, inclusive, para que os próprios consumidores forneçam energia para a rede elétrica (através de geração solar, principalmente).

Além de fornecer uma infraestrutura adequada às produções de energia descentralizadas, de forma que todos têm a possibilidade de fornecer energia para o sistema – ideia essa que é amplamente amparada pela revolução energética das energias renováveis – as smart grids evitam também perdas de energia por furtos, os conhecidos ‘gatos’. Essa vantagem, associada a algumas reduções de custos por parte das empresas comercializadoras de energia – já que elas terão os gastos de medição, manutenção e coleta de dados reduzidos – permite que se evite boa parte do desperdício de tempo e dinheiro que o sistema tradicional elétrico acarreta.

Fica muito mais fácil se comunicar e conscientizar o consumidor, uma vez que isso pode ser feito em tempo real. O preço da tarifa de energia, por exemplo, poderia ser visualizado de forma simultânea ao uso dos aparelhos, o que seria um estímulo para evitar a sobrecarga do sistema nos horários de pico. Além disso, se imaginarmos que os aparelhos domésticos também se tornarão inteligentes em um futuro próximo – devido à chamada 4ª Revolução Industrial, que trará consigo, dentre outros fatores, a chamada Internet of Things – será possível programar alguns eletrodomésticos para funcionar apenas nos horários em que a energia for mais barata. Todos esses fatores, em conjunto com os anteriormente já abordados, associam as smart grids diretamente ao conceito de sustentabilidade.

O Brasil é um dos grandes potenciais de mercado no setor de smart grids devido ao seu potencial de crescimento econômico e aos investimentos em infraestrutura urbana [12]. A Siemens® tem feito grandes investimentos nesse mercado no País e inclusive inaugurou, em abril de 2012, um centro de pesquisa em smart grids no Paraná, mais especificamente nas instalações da PUC-PR [9]. Já a AES Eletropaulo, maior concessionária brasileira de energia, fechou contratos com diversas grandes empresas e irá instalar cerca de 62 mil medidores eletrônicos inteligentes a partir desse ano (2015) na cidade de Barueri – SP, sendo o primeiro grande teste de smart grids no Brasil.

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4 CONCLUSÕES

Após introduzir os importantes conceitos e dados supracitados, pode-se voltar a cidade hipotética da introdução, e refazer a análise com esses conceitos aplicados. Como visto anteriormente, define-se entradas e saídas do sistema da mesma forma que já efetuado. A novidade está que a nova cidade possui aplicado os conceitos de: smart grids e células fotovoltaicas. Além disso, na zona rural da cidade foram implantados parques eólicos, que também serão considerados internos ao volume de controle, ou seja, também faz parte da cidade.

Baseado no que foi comentado, pode-se observar que ao se fazer a análise de segunda lei no volume de controle, escolhendo a nova cidade como o mesmo, agora tem-se menor quantidade de energia elétrica na entrada do sistema, pois a energia de fonte solar e eólica contribuem para menor necessidade de energia proveniente de fontes externas. Além disso, como a radiação incidente não muda, uma vez que a área da cidade não mudou, tem-se a mesma radiação adentrando o volume de controle, porém, menor radiação deixando o mesmo, uma vez que a células fotovoltaicas absorveram parte da energia recebida, diminuindo a energia irradiada, ou seja, diminuindo a irreversibilidade causada dessa forma. Além disso, pela nova forma de distribuição energética, por meio de smart grids, tem-se menor perda de energia na transmissão dentro da própria cidade, uma vez que ambos produção e consumo ficaram mais próximos, reduzindo a perda na forma de calor por efeito Joule. Sendo assim, observa-se que as saídas basicamente permaneceram imutáveis, enquanto as entradas diminuíram. Isso quer dizer que para uma mesma saída, precisou-se de menor entrada, ou seja, com menos energia o mesmo trabalho foi realizado e teve-se basicamente as mesmas saídas. Dessa forma, teve-se um aumento no rendimento do sistema como um todo, tornando a cidade mais sustentável e autossuficiente, sendo esse o objetivo desejado.

Deve-se esclarecer que a tecnologia disponível atualmente não nos permite abrir mão completamente das fontes de energia não renováveis em detrimento das renováveis, uma vez que não há ainda um modo eficaz de, por exemplo, armazenar a energia solar durante o período da noite. Porém, sabe-se que a demanda energética nacional crescerá a uma taxa considerável pelas próximas décadas, e o modo mais eficiente de suprir essa demanda seria aumentar a participação relativa das fontes renováveis na matriz energética e investir em sistemas inteligentes de distribuição e gerenciamento de energia. Para que isso seja possível, é preciso que os governos e lideranças políticas fomentem as pesquisas nessas áreas e engajem a população mostrando a ela os benefícios dessas novas formas de geração e das alterações nos tradicionais sistemas de rede elétrica.

REFERÊNCIAS

[1]<http://www.americadosol.org/potencial-brasileiro/> [acesso em maio de 2015]

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[2]<http://www.brasilsolair.com.br/potencial-solar-e-eolico> [acesso em maio de 2015]

[3]<http://www.tecmundo.com.br/3008-smart-grid-a-rede-eletrica-inteligente.htm> [acesso

em maio de 2015]

[4]<http://www.ambbrasilia.esteri.it/NR/rdonlyres/F061D8FB-D4CC-4959-8BAA- 95917C22084D/46120/UFSC.pdf> [acesso em maio de 2015]

[5]<http://hypescience.com/energia-solar-alemanha/> [acesso em maio de 2015]

[6] <http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=757> [acesso em maio de 2015]

[7]<http://sustentabilidade.allianz.com.br/?2078/longe-da-lideranca-brasil-passa-a-dar- mais-atencao-a-energia-solar> [acesso em maio de 2015]

[8]<http://www.portalabeeolica.org.br/> [acesso em maio de 2015]

[9]<http://veja.abril.com.br/noticia/economia/siemens-inaugura-centro-de-pesquisa-de- smart-grid-no-pr/> [acesso em maio de 2015]

[10]<http://www.portalabeeolica.org.br/index.php/artigos/2476-investimentos-em-energia- e%C3%B3lica-no-brasil-aspectos-de-inser%C3%A7%C3%A3o,-tecnologia-e-

competitividade.html> [acesso em maio de 2015]

[11] Galo Joaquim et al. Criteria for smart grid deployment in Brazil by applying the Delphi method. Salvador; 2014.

[12] Fadaeenejad M., Saberian A. et al. The present and future of smart power grid in developing countries. Malaysia, 2013.