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FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA: CIÊNCIA TECNOLOGIA E SOCIEDADE AUTOR: MARCUS VINICIUS MONTEIRO FORMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA PARA A INDÚSTRIA FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA: CIÊNCIA TECNOLOGIA E SOCIEDADE VOLTA REDONDA PAGE 37 FORMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA PARA A INDÚSTRIA Lista de Figuras Figura 1............................................................................................................................10 Figura 2............................................................................................................................11 Figura 3............................................................................................................................17 Figura 4............................................................................................................................18 Figura 5............................................................................................................................24 Figura 6............................................................................................................................25 Figura 7............................................................................................................................27 Figura 8............................................................................................................................28 Figura 9............................................................................................................................29 Figura 10..........................................................................................................................30 Figura 11..........................................................................................................................30 Figura 12..........................................................................................................................31 Trabalho Científico apresentado ao curso Engenharia Mecânica do UniFoa. Aluno:Marcus Vinicius Monteiro FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA: CIÊNCIA TECNOLOGIA E SOCIEDADE PAGE 37 ABSTRACT The forms, the situation of electric energy generation in Brazil is presented here and showing the problems in the implementation of the new model for the Power Sector, as well as in the inclusion of thermal plants in a very big hydroelectric system. Environment issues are considered, in particular the greenhouse gas emissions. The article pays attention to the possible construction of new nuclear reactors in Brazil. It is pointed out the importance of energy conservation and of using renewable energy sources. KEYWORDS: Electric energy, Natural gas, Hydroelectric power plants, Thermal power plants, Nuclear energy. INTRODUÇÃO O artigo Formas de geração de energia para indústrias tem como principal objetivo apresentar e descrever algumas das principais características de usinas hidrelétricas, termelétricas e nucleares. Em função da apresentação do funcionamento básico dessas indústrias a pessoas iniciantes, o autor deste artigo o elaborou com a colaboração de diversas áreas do saber e auxílio de diferentes referências bibliográficas. O artigo está dividido em tópicos, constando a descrição, custo operacional, impacto ambiental e capacidade instalada de cada um dos tipos de indústrias de geração de energia citadas no presente artigo. Espera-se que o artigo auxilie na pesquisa de iniciantes na área de energia, seja ela, hidrelétrica, termelétrica ou nuclear. PAGE 37 OBJETIVOS • Descobrir verdades sobre temas de interesse de uma ciência ou parte dela; • Redescobrir e re-estudar assuntos já estudados anteriormente; • Esclarecer fatos ou teorias já estudados mas que permanecem obscuros mas ainda sem pleno conhecimento; • Levar ao conhecimento de pesquisadores e comunidade científica as novas descobertas; PAGE 37 DESENVOLVIMENTO GERAÇÃO HIDRELÉTRICA, TERMELÉTRICA E NUCLEAR. O PROBLEMA DA ENERGIA NO BRASIL O debate sobre energia no início do segundo mandato do presidente Lula se aguçou, envolvendo o próprio Plano de Aceleração do Crescimento (PAC), anunciado com uma forte expectativa de superar o marasmo em que caiu a economia brasileira há mais de uma década. Portanto, é importante o êxito do PAC. A energia não deve ser um gargalo. O primeiro sinal dos problemas que estão na raiz do debate atual foi dado no início do primeiro mandato do presidente pelo chamado Grupo de Estudos para a Nova Estrutura do Setor Elétrico (Genese), criado em 2003 para assessorar o Conselho Superior do Sistema Eletrobrás (Consise), formado pelos presidentes das empresas geradoras federais. O Consise ganhou naquela época um papel estratégico importante na Eletrobrás, definindo linhas de ação das suas empresas, o que desagradou muita gente. PAGE 37 Outro problema é que os contratos do leilão foram de oito anos. Nesse período há expectativa de subir o preço da energia, pois o crescimento do consumo esgota a sobra de energia causada pelo racionamento e pelas medidas que se seguiram a ele. Comprometidas com um preço baixo em logo prazo, Furnas, Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (Chesf) e Centrais Elétricas do Norte do Brasil (Eletronorte) perdem receita potencial e sua capacidade de investir fica menor, e o setor privado terá de ocupar esse espaço. Aí se pode vislumbrar a lógica de manter baixos os preços da energia gerada pelas estatais para permitir montar em cima deles o preço alto da geração privada. No passado, as estatais perdiam dinheiro vendendo barato a energia e pararam de investir. Esse foi um argumento para as privatizações. Em 2003, o governo Lula reverteu isso. Estaremos arriscando repetir o ciclo? Em entrevista ao Programa “Roda Viva” da TV Cultura de São Paulo, em outubro de 2003,haviam afirmado que “nenhum modelo que não remunere as estatais será viável e sustentável”, é “repetir o erro da ditadura: as estatais durante um tempo produziam aço barato para a indústria ganhar dinheiro”. Já no fim de 2005, publicaram na Folha de S.Paulo um artigo antecipando o que ocorreu no outro leilão, esse da chamada energia nova. Infelizmente, o prognóstico se verificou quando o leilão se concretizou. O novo modelo do setor elétrico, como tinha sido concebido pelo grupo de trabalho que atuava sempre no Instituto de Cidadania, e era para implementar uma política pública destinada a aumentar a oferta de energia, de modo a fazer frente ao aumento da demanda de modo eficiente. Entretanto, dependendo do crescimento da economia, a situação poderá se tornar crítica em cerca de dois anos. O prazo é curto, pois são necessários cinco anos para construir uma hidrelétrica e três, para uma termelétrica. Só não há uma crise em 2007 porque as chuvas foram intensas no início deste ano. Alguns problemas podem inviabilizar o crescimento e ainda conduzem à energia muito cara, que o consumidor paga. No primeiro leilão para construção de usinas elétricas, ou seja, no leilão de energia nova, esperava-se que o aumento da oferta deveria dar prioridade à energia renovável, em especial, novas hidrelétricas mais baratas. Mas, de dezessete hidrelétricas na primeira etapa, o governo somente conseguiu licença ambiental para seis, com um total de apenas cerca de 400 MW de energia firme. Como o processo de licenciamento ambiental de uma hidrelétrica é mais complicado e demorado (anos), mais que o de uma termelétrica (poucos meses), usinas a óleo, PAGE 37 a diesel e a carvão foram habilitadas no leilão, além de gás e bagaço de cana, bem melhores. Foram habilitados geradores diesel, emergenciais, que, desde o racionamento de 2001, pagamos no seguro “apagão”. Com o objetivo de atrair capital privado, o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) se comprometeu a financiar 80% do valor em quatorze anos, sem exigir garantia corporativa. Mas apenas para empresas privadas. Hoje, pelo PAC esse prazo foi ampliado para vinte anos. Como o leilão limitou em 116 reais o preço do MWh de novas hidrelétricas, considerado baixo pelos investidores privados, essas usinas tinham de ser bancadas por estatais com recursos próprios. Entretanto, as empresas do grupo Eletrobrás, a maior empresa de geração e transmissão da América do Sul, ficaram em condições desfavoráveis de receita futura para investir. Pois foram levadas a vender a energia chamada velha, das usinas antigas, por valores baixos. Quanto às termelétricas, algumas poluem muito a atmosfera e geram energia cara em razão do preço do combustível. O critério adotado no leilão foi selecionar termelétricas com melhor índice de custo benefício, o qual leva em conta o custo de investimento e o custo adicional quando a usina opera, gastando combustível. Este último custo depende de por quanto tempo a usina será operada ao longo de vinte anos. Isso dependerá da disponibilidade de hidreletricidade no sistema, pois as térmicas operam em complementação, já que não faz sentido queimar combustíveis, fósseis e caros, se houver água para turbinar nas barragens. Logo, é preciso estimar o tempo de operação efetiva. O problema é que há uma incerteza nessa estimativa. Em uma previsão otimista, a termelétrica ficará desligada na maior parte do tempo, servindo para dar segurança ao sistema na eventualidade de falta de chuvas. Nesse caso, não importa no leilão a usina ser ineficiente e consumir muito combustível caro ao funcionar, o que importa mais é o custo de investimento. As térmicas emergenciais a óleo ou a diesel estão amortizadas. No entanto, ao gerarem energia, o custo pode chegar a 350 reais por MWh, enquanto usinas a gás natural eficientes podem gerar energia elétrica a 130 reais por MWh, mas com um custo de investimento maior. Na previsão otimista de hidreletricidade abundante, as usinas menos eficientes ganharam o leilão. Se, depois, a previsão otimista não corresponder à realidade, as termelétricas ganhadoras do leilão vão funcionar mais tempo e os consumidores terão de pagar uma energia muito cara. Enfim, o Brasil, que se rejubila de ter uma matriz energética limpa, passa da PAGE 37 hidreletricidade para termelétricas de baixa eficiência. E, consecutivamente, passará do gás natural – que mal começou a ser usado – e do bagaço de cana – que poderia ser mais usado, na geração elétrica para a rede – para óleo, diesel e carvão – mais caros e mais poluentes, contribuindo mais para o aquecimento global do planeta, em discussão na conferência da ONU sobre mudança climática. A geração termelétrica e a questão do gás natural Na virada de 2006 para 2007, cresceu a preocupação com um novo apagão. Mas a situação atual é diferente daquela de 2001. As chuvas no fim de 2006 e início de 2007 foram favoráveis. Nos reservatórios de hidrelétricas, o nível médio de água está acima do que determina a curva de aversão ao risco, definida como limite a ser evitado. Se as chuvas diminuírem e/ou a economia crescer e o consumo subir, para evitar no curto prazo um alto risco de racionamento, ligam- se termelétricas. Mas várias não dispõem de gás. Eis a questão. Alertei para isso em artigos, em reunião do Conselho de Desenvolvimento Econômico e Social, a convite do ministro Tarso Genro, e na minha intervenção em encontro da comunidade científica com o presidente Lula. A existência do problema foi reconhecida quando a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) retirou várias termelétricas do plano de operação, por não disporem de gás para operar segundo a Petrobras. Antes disso, quando o Operador Nacional do Sistema mandou ligar um conjunto de termelétricas, menos da metade operou. A resolução da Aneel revelou que o risco de déficit de energia é bem maior do que se calculava. Houve uma polêmica com o Ministério de Minas e Energia e determinou-se que as termelétricas operassem por tempo limitado em teste. O resultado do teste foi pior que o esperado. Pediu-se à Petrobras para remanejar o gás de outros usuários. A Petrobras informou que: 1) não dispõe do gás para operar por prazo maior essas termelétricas; 2) cerca de 3 GW termelétricos não estão contratados; 3) há problemas no novo modelo em razão dos consumidores livres. Eles compraram demasiadamente barata energia hidrelétrica que as geradoras tinham descontratado por força da regulamentação. Os consumidores livres, grandes indústrias intensivas em energia, absorvem 30% da energia elétrica do país e estão fora do sistema atendido pelas concessionárias com tarifas altas. Se o risco aumenta, eles terão de pagar mais caro nos novos contratos. Uma usina termelétrica no sistema brasileiro opera em complementação às hidrelétricas. Não faz sentido verter água enquanto se queima gás, fóssil e importado. PAGE 37 combustível. Para isso foi criada a Nuclebrás, estatal brasileira que se associou à Siemens alemã, formando uma série de subsidiárias no Brasil. As críticas foram justificadas pelos fatos. Hoje mais de trinta anos depois, apenas um reator do Acordo, o de Angra II, foi construído (Angra I era anterior, da Westinghouse) e a tecnologia de jet nozzle para enriquecimento de urânio não funcionou. A Marinha desenvolveu depois com sucesso o enriquecimento por ultracentrífugas dentro do projeto de um submarino nuclear, que inclui o desenvolvimento de um pequeno reator PWR para propulsão naval, ainda não concretizado. A tecnologia do enriquecimento está sendo transferido para as Indústrias Nucleares do Brasil (INB). Hidro Térmica Nuclear -Investimento por kW Alto Menor Muito alto -Custo combustível Nulo Muito alto Baixo -Custo de O & M Baixo Alto Muito alto -Custo da energia Baixo Alto Muito alto -Linha de transmissão Longa Menor Menor -Tempo de construção Grande Menor Grande -Tempo de vida Grande Pequeno Médio -Geração de emprego Grande Menor Médio -Impacto ambiental Reservatório Atmosfera Radioatividade -Efeito estufa Menor Grande Nenhum -Importação Pequena Grande Média -Taxa de retorno Baixa Alta Baixa Belo Monte Madeira Angra III -Investimento Alto Alto Alto -Custo de energia Baixo Baixo Alto -Linha de transmissão Longa Longa Menor -Oposição ambiental Grande Grande Pequena -O debate praticamente cessou nos anos 1990. Aparentemente esses anos não foram muito ativos na área nuclear no Brasil, pois o tema saiu da mídia. Entretanto, isso não é bem verdade. No governo Collor, foi eliminado o projeto secreto de um teste nuclear na base de Cachimbo, denunciado por relatório da Sociedade Brasileira de Física. PAGE 37 O Brasil ratificou o Tratado de Tlatelolco, de desnuclearização da América Latina, implementou a Agência Brasileiro-Argentina de Contabilidade e Controle de Materiais Nucleares (ABACC), uma agência para inspeções mútuas de instalações nucleares brasileiras e argentinas. O presidente Fernando Henrique assinou o Tratado de Não-Proliferação de Armas Nucleares (TNP) e o Brasil integrou, com a Suécia e outros países, a coalizão por uma nova agenda dentro do TNP, para redução e posterior eliminação dos arsenais nucleares das potências militares. Infelizmente essa redução não está se dando. A Nuclebrás e suas subsidiárias foram desfeitas, restando basicamente a Nuclebrás Engenharia (Nuclen) e a Fábrica de Equipamentos Pesados (Nuclep) em Itaguaí. O restante foi incorporado à INB, em especial as instalações de fabricação de combustível nuclear em Resende, para a qual se transfere a tecnologia de enriquecimento de urânio desenvolvida pela Marinha. A INB e a Nuclep pertencem ao Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT). Posteriormente, a área de operação da Central de Angra foi retirada dessa empresa e fundida com a Nuclen, dando origem à Eletronuclear, pertencente à Eletrobrás. Isso foi feito no governo Fernando Henrique visando à privatização de Furnas, suspensa no governo Lula. No governo Fernando Henrique, resolveu-se retomar as obras concluindo Angra II. O custo, inicialmente previsto de US$ 500/kW em 1975, escalou para mais de US$ 4.000/kW. Angra II foi o único reator do Acordo com a Alemanha até hoje concluído. Sua obra durou mais de vinte anos. Eram previstos oito reatores funcionando em 1990 e estimava-se nada menos do que cinqüenta em 2000, além do ciclo do combustível nuclear. A questão da energia nuclear foi retomada pelo governo Lula com a decisão de se fazer ou não Angra III. Esse seria o segundo reator previsto pelo Acordo, e grande parte dos seus componentes foi importada da Alemanha e está estocada há décadas no Brasil. Existem cerca de 700 milhões de dólares em equipamentos de Angra III estocados, mas, para concluir a obra, será necessário mais 1,7 bilhão de dólares, dos quais cerca da metade seria financiada pelos franceses, atuais controladores da Siemens – nuclear alemã. Do ponto de vista de custo de energia, só devemos computar para fins de decisão esse 1,7 bilhão de dólares faltantes, pois os 700 milhões são basicamente irrecuperáveis, ainda que haja um valor residual dos equipamentos, parte como PAGE 37 suprimento para manutenção de Angra II, parte para venda eventual. Há poucos anos participei, com Maurício Tolmasquim, hoje presidente da recém-criada Empresa de Pesquisa Energética do Ministério de Minas e Energia, de um grupo de estudo na Coordenação dos Programas de Pós-graduação de Engenharia (Coppe) que fez a comparação de custo da energia nuclear com uma possível hidrelétrica e com uma futura termelétrica. A energia hidrelétrica é menos cara, seguida da termelétrica e da nuclear. Na comparação entre as duas últimas, há grande sensibilidade quanto à taxa de retorno (muito alta nos empreendimentos termelétricos privados, mais de 15% ao ano, e, em geral, menor nos empreendimentos hidrelétricos e nucleares federais), bem como quanto ao preço futuro do gás natural. Esse pode ser puxado pela alta do petróleo no mercado mundial, que está hoje na faixa de US$ 50/barril, após ter ultrapassado US$ 70/barril em 2006. A propósito, devemos lembrar que o preço da energia de algumas usinas termelétricas a gás contratadas pelas distribuidoras privadas, que o repassam para a conta de luz paga pelos consumidores, é muito maior que a tarifa da Eletronuclear. Permanece, entretanto, um problema financeiro crônico da Eletronuclear: uma dívida impagável de 1 bilhão de euros e outro tanto em reais ou dólares, deixados à conta da Eletrobrás que veio pagando os juros. Sem solucionar esse problema é difícil achar uma equação financeira saudável para o empreendimento de Angra III, que deve, se for realizado, exigir recursos do BNDES, dos franceses e do capital privado de modo a minimizar recursos da Eletrobrás, pois há outras obras de grande prioridade para a expansão e a operação de suas empresas – hoje responsáveis pela maior parte da geração, basicamente hidrelétrica, desde Itaipu até Tucuruí, e da transmissão no país. Há aí uma barreira para a entrada do capital privado diretamente, pois a energia nuclear é monopólio da União, mas poder-se-ia usar uma espécie de empresa espelho que ficaria com a energia de Angra III, nos moldes usados por Furnas na hidrelétrica de Serra da Mesa. Isso é factível, mas há capital privado para isso? Do ponto de vista ambiental, a energia nuclear tem hoje a vantagem de não emitir gases do efeito estufa. As termelétricas emitem muito dióxido de carbono usando combustíveis fósseis como carvão, petróleo e gás natural. As hidrelétricas, embora se considerassem suas emissões desprezíveis, estudos realizados nos reservatórios pelo meu grupo de pesquisas no Instituto Virtual Internacional de Mudanças Globais da Coppe-UFRJ, em cooperação com o grupo de limnologia de São Carlos, mostraram que elas emitem metano e dióxido de PAGE 37 colidir com outra de mesma massa, tal como ocorre com as bolas em um jogo de bilhar, em que, às vezes, uma delas perde toda sua velocidade e fica parada após o choque, transferindo sua energia cinética para a outra. Como a massa do nêutron é igual à do próton, o hidrogênio, desse ponto de vista, é o melhor moderador, pois seu núcleo tem apenas um próton. Mas há uma probabilidade de o nêutron se ligar ao próton, formando um núcleo de deutério, um isótopo do hidrogênio. Perdem-se tantos nêutrons que, em um reator moderado com água, não há como formar a massa crítica de urânio natural para as fissões se sustentarem – ou seja, a massa mínima para haver uma reação em cadeia equilibrada, na qual para cada nêutron que é absorvido se produz um outro nêutron. Para se entender isso, basta considerar que no urânio natural há dois isótopos1 de urânio: um (chamado U-238) com massa igual a 238 unidades de massa atômica, e outro com 235 (U-235). A probabilidade de ocorrer a fissão no U-235 quando atingido por um nêutron muito lento é muito alta – por isso ele é dito ser físsil. Mas o porcentual de U-235 no urânio natural é apenas 0,7%, os restantes 99,3% são núcleos do isótopo U-238. Para se usar a água como moderador, é preciso enriquecer o urânio, aumentando o porcentual de U-235 para no mínimo 3%. Essa combinação define uma tecnologia – a dos reatores a urânio enriquecido e água (LWR = Light Water Reactors), que se subdividiu em duas: BWR e PWR. A tecnologia dos reatores de água fervente (BWR = Boiling Water Reactors) foi desenvolvida pela GE. Os reatores de água pressurizada (PWR = Pressurized Water Reactors) dominam hoje o mercado mundial e foram desenvolvidos pela Westinghouse (Angra I) e adotados pela Siemens na Alemanha (Angra II) e pela Areva (antiga Framatone) francesa, que hoje é proprietária da Siemens-Nuclear. A tecnologia PWR foi totalmente financiada pelo Estado norte-americano para submarinos nucleares na década de 1950, em plena guerra fria contra os soviéticos, e por isso teve tão grande vantagem ao ser adaptada para a geração elétrica. Os europeus e os canadenses no início não dispunham da tecnologia do enriquecimento – desenvolvida em segredo pelos norte-americanos no projeto da bomba nuclear usada ao fim da Segunda Guerra Mundial. Por isso, optaram pelo uso do urânio natural com outro moderador, que não absorva nêutrons. Na ordem de mérito vem a água pesada, em que o hidrogênio é substituído por seu isótopo deutério (D2O) e o carbono (C), usado sob forma de grafite. A França e a Inglaterra desenvolveram a tecnologia dos reatores a grafite, que foram também PAGE 37 usados na ex-União Soviética – como o de Chernobil, que se acidentou incendiando a grafite –, enquanto a Alemanha e o Canadá optaram pela água pesada. Depois, os três primeiros países passaram para os PWR, mas o Canadá manteve a tecnologia de urânio natural e água pesada (Candu), importada pela Índia e pela Argentina – que tem dois reatores de água pesada: um Siemens e um Candu. Há uma outra tecnologia de reatores, que foi julgada muito promissora, mas teve problemas – a dos reatores regeneradores, que utilizam urânio muito enriquecido e plutônio (isótopo Pu-239) com nêutrons rápidos, sem moderador. A vantagem deles é que convertem o isótopo majoritário no urânio natural, o U-238, em Pu-239, que é físsil, como o U-235. Os núcleos de U-238 absorvem nêutrons, produzindo o isótopo U-239 que se transforma em Pu-239, emitindo partículas radioativas. Essa conversão ocorre em pequena quantidade nos reatores com moderador, mas nos regeneradores ela é tão alta que permite converter todo o U-238 em Pu-239. Com a atual tecnologia, usa-se apenas uma pequena parte do urânio encontrado na natureza, daí o uso do reprocessamento do combustível nuclear usado, para extrair dele o restante do urânio e o plutônio. Os reatores regeneradores foram desenvolvidos na França, que construiu os reatores Fênix e o Super-Fênix, mas não se tornaram comerciais pelo seu alto custo e por problemas técnicos. O principal caminho no momento para avanço da tecnologia dos reatores é o de aumentar a segurança contra acidentes graves. O conceito mais avançado é o de reatores intrinsecamente seguros – ainda longe de serem concretizados. Os mais realistas hoje são os projetos de reatores PWR e BWR avançados, como o reator ABWR (Advanced Boiling Water Ractor) e o AP-1000 (Advanced Passive Reactor) nos Estados Unidos. Na Europa, desenvolve-se o projeto EPE (European Pressurized Reactor). Apenas como ilustração, as figuras 7 e 8 dão uma visão do ABWR e do AP-1000, ambos ainda em projeto. As alternativas para geração elétrica O governo deve dar mais atenção às fontes renováveis, entre elas a geração hidrelétrica, embora deva reconhecer seus problemas ambientais, incluindo emissões de gases do efeito estufa medidas pela Coppe e USP/São Carlos (Figura 9), objeto de recente reunião em Paris. Quando presidi a Eletrobrás, ela assumiu o compromisso de comprar energia de usinas eólicas e de biomassa PAGE 37 e de pequenas hidrelétricas do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), totalizando 3,3 GW, e foram feitos investimentos na duplicação de Tucuruí, nas duas novas turbinas de Itaipu e na hidrelétrica de Peixe Angical em parceria de Furnas com a Energia de Portugal (EDP). Mas as regras ambientais têm de ser obedecidas. Cabe ao governo convencer a sociedade da qualidade dos projetos. Há um esforço da pesquisa e desenvolvimento de fontes alternativas em curso nas universidades, centros de pesquisa, como o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (Cepel) e o Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes), e empresas, como a Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig), a Eletronorte e outras, abrangendo biomassa, energia solar, uso de resíduos urbanos e agrícolas, energia das ondas e de marés e hidrogênio. Entretanto, transparece a necessidade de uma ação coordenada para unir esforços em alguns casos, como o de pilha a combustível, concentrando recursos dos Fundos Setoriais muito dispersos. Esse ponto tem a ver também com a questão da inovação tecnológica. Um exemplo concreto discutido no Congresso Brasileiro de Energia é a necessidade de projetar as hélices dos geradores eólicos de acordo com a característica dos ventos dominantes no país, constantes e de intensidade média, enquanto as hélices usadas hoje, incluindo as de fabricação nacional, são projetadas de acordo com o regime de ventos dominantes no Hemisfério Norte, mais intensos e menos constantes. Outro exemplo é o projeto original apresentado de um gerador elétrico usando ondas do mar em desenvolvimento pela Engenharia Oceânica da Coppe (Figura 10) com apoio da Eletrobrás a ser implantado para teste no Ceará. Um terceiro caso é o projeto de uma termelétrica, consorciando o gás natural com a queima de lixo urbano (Figura 11) ou de biogás de aterro sanitário, em estudo com o apoio da Petrobras, para geração distribuída a ser testada no campus da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). É muito importante o Programa “Luz para todos” do governo federal, promovendo a universalização da energia elétrica para a população, envolvendo os governos estaduais, as empresas do Grupo Eletrobrás e as distribuidoras elétricas privadas e estaduais. Algumas questões foram levantadas em Seminário Internacional realizado no Rio em 2006 sobre “Energias alternativas para a região Norte”. PAGE 37 Turbina a gás".Dos gases provenientes da turbina, ou seja, os gases de exaustão são direcionados a uma caldeira de recuperação de calor que pode ser aquatubular ou flamotubular.Em se tratando da Aquatubular:a água passa por dentro das serpentinas "interno da caldeira por vários estágios- Evaporador, economizador e superaquecedor trocando calor com estes gases de exaustão criando assim uma grande massa de vapor que então será direcionado a uma turbina à Vapor. Essa água pode provir de um rio, lago ou mar, dependendo da localização da usina. O vapor movimenta as pás de uma turbina e cada turbina é conectada a um gerador de eletricidade. O vapor é resfriado em um condensador, a partir de um circuito de água de refrigeração, e não entra em contato direto com o vapor que será convertido outra vez em água, que volta aos tubos da caldeira, dando início a um novo ciclo. Essa energia é transportada por linhas de alta tensão aos centros de consumo. Uma das vantagens desse tipo de instalação é a possibilidade de localização próxima aos centros consumidores, diminuindo a extensão das linhas de transmissão, minimizando as perdas de energia que podem chegar até a 16%. Chamam-se Termo-Elétricas por que são constituídas de 2 partes, uma térmica onde se produz muito vapor a altíssima pressão e outra elétrica onde se produz a eletricidade. 1 A Energia Elétrica é produzida por um Gerador. 2 O Gerador possui um eixo que é movido por uma Turbina. 3 A Turbina é movida por um Jato de Vapor sob forte pressão. Depois do uso, o vapor é jogado fora na atmosfera. 4 O Vapor é produzido por uma Caldeira. 5 A Caldeira é Aquecida com a queima de óleo combustível. A queima do óleo vai poluir o meio ambiente. Tipos Há vários tipos de usinas termelétricas, sendo que os processos de produção de energia são praticamente iguais porém com combustíveis diferentes. Alguns exemplos são: Usina a óleo; Usina a gás: usa gás natural como o combustível para alimentar uma turbina de gás. Porque os gases produzem uma alta temperatura atraves da queima, e são usados para produzir o vapor para mover uma segundo turbina, e esta por sua vez de vapor. Como a diferença da temperatura, que é produzida com a combustão dos gases liberados torna- se mais elevada do que uma turbina do gás e por vapor, portanto os rendimentos obtidos são superiores, da ordem de 55%; Usina a carvão; e Usina nuclear. Assim estas podem em algumas vezes serem menos rentáveis que as hidrelétricas. PAGE 37 Custo Operacional Quadro 5 – Exemplo de Custo Operacional de uma indústria termelétrica Impacto Ambiental Como vários tipos de geração de energia, a termeletricidade também causa impactos ambientais.Contribuem para o aquecimento global através do Efeito estufa, chuva ácida . A queima de gás natural lança na atmosfera grandes quantidades de poluentes, além de ser um combustível fóssil que não se recupera. O Brasil lança por ano 4,5 milhões de toneladas de carbono na atmosfera, com o incremento na construção de usinas termelétricas esse indicador chegará a 16 milhões. As termoelétricas apresentam um alto custo de operação, em virtude do dinheiro utilizado na compra de combustíveis Capacidade Instalada Um exemplo de termelétrica é a indústria de FURNAS que atua há mais de 50 anos nas áreas de geração, transmissão e comercialização de energia elétrica. A Empresa garante o fornecimento de energia em uma região onde estão situados 51% dos domicílios brasileiros e que responde por 65% do PIB brasileiro. De toda energia consumida no Brasil, mais de 40% passam pelo Sistema FURNAS. A participação da Empresa no suprimento é de 97% no Distrito Federal, 92% no Rio de Janeiro; 91% em Mato Grosso; 81% no Espírito Santo; 61% em Goiás; 58% em São Paulo; 45% em Minas Gerais e 16% no Tocantins. Fundada em 1957, para fazer frente ao acelerado processo de urbanização do país na década de 50, FURNAS conta, hoje, com um complexo de onze usinas hidrelétricas, duas termelétricas, 19.277,5 km de linhas de transmissão e 46 subestações. A capacidade instalada da Empresa é de 9.910 MW, o que representa aproximadamente 10% da geração do país, sendo 7.971 MW instalados em usinas próprias e 1.939 MW em parceria com a iniciativa privada ou em Sociedade de Propósito Específico (SPE). PAGE 37 USINA NUCLEAR Descrição Central nuclear (português europeu) ou usina nuclear (português brasileiro) é uma instalação industrial empregada para produzir electricidade a partir de energia nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioactivos que através de uma reação nuclear produzem calor. Este calor é empregado por um ciclo termodinâmico convencional para mover um alternador e produzir energia eléctrica. As centrais nucleares apresentam um ou mais reatores, que são compartimentos impermeáveis à radiação, em cujo interior estão colocados barras ou outras configurações geométricas de minerais com algum elemento radioactivo (em geral o urânio). No processo de decomposição radioactiva, estabelece-se uma reação em cadeia que é sustentada e moderada mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia empregada. As instalações nucleares são construções muito complexas, devido às diversas tecnologias industriais empregadas, e ao elevado grau de segurança que é adoptado. As reações nucleares, por suas características, são altamente perigosas. A perda do controlo durante o processo pode elevar a temperatura a um valor que levaria à fusão do reator, e/ou ao vazamento de radiações nocivas para o ambiente exterior, comprometendo a saúde dos seres vivos. A energia nuclear além de produzir uma grande quantidade de energia eléctrica também produz resíduos nucleares que devem ser isolados em depósitos impermeáveis durante longo tempo. Por outro lado, os reatores das centrais nucleares não produzem gases tóxicos, que é a característica da combustão dos combustíveis fósseis. A Central, situada no município de Angra dos Reis, foi assim denominada em justa homenagem ao pesquisador pioneiro da tecnologia nuclear no Brasil e principal articulador de uma política nacional para o setor. Embora a construção da primeira usina tenha sido sua inspiração, o Almirante, nascido em 1889, não chegou a ver Angra PAGE 37 comprometam o fornecimento de eletricidade da região economicamente mais importante do país, o Sudeste. USINA HIDRELÉTRICA Descrição Uma usina hidrelétrica (português brasileiro) ou central hidroeléctrica (português europeu) é um complexo arquitetônico, um conjunto de obras e de equipamentos, que PAGE 37 tem por finalidade produzir energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio. Dentre os países que usam essa forma de se obter energia, o Brasil se encontra apenas atrás do Canadá e dos Estados Unidos, sendo, portanto, o terceiro maior do mundo em potencial hidrelétrico. As centrais hidrelétricas geram, como todo empreendimento energético, alguns tipos de impactos ambientais como o alagamento das áreas vizinhas, aumento no nível dos rios, em algumas vezes pode mudar o curso do rio represado, podendo, ou não, prejudicar a fauna e a flora da região. Todavia, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras como a energia nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a do petróleo ou a do carvão, por exemplo. A viabilidade técnica de cada caso deve ser analisada individualmente por especialistas em engenharia ambiental e especialista em engenharia hidráulica, que geralmente para seus estudos e projetos utilizam modelos matemáticos, modelos físicos e modelos geográficos. O cálculo da potência instalada de uma usina é efetuado através de estudos de energéticos que são realizados por engenheiros mecânicos, eletricistas e civis. A energia hidráulica é convertida em energia mecânica por meio de uma turbina hidráulica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição. Um sistema elétrico de energia é constituído por uma rede interligada por linhas de transmissão (transporte). Nessa rede estão ligadas as cargas (pontos de consumo de energia) e os geradores (pontos de produção de energia). Uma central hidrelétrica é uma instalação ligada à rede de transporte que injeta uma porção da energia solicitada pelas cargas. Custo Operacional Quadro 7 – Custo Operacional de uma usina hidrelétrica. Impactos Ambientais PAGE 37 Principais impactos ambientais negativos de usinas hidrelétricas: -Inundam áreas extensas de produção de alimentos e florestas; -Alteram fortemente o ambiente e com isso prejudicam muitas espécies de seres vivos, exemplo: interferem na migração e reprodução de peixes; -Alteram o funcionamento dos Rios; -Geram resíduos nas atividades de manutenção de seus equipamentos. Capacidade Instalada Um exemplo de hidrelétrica é a usina hidrelétrica de Tucuruí, que por exemplo, constitui-se de uma das maiores obras da engenharia mundial e é a maior usina 100% brasileira em potência instalada com seus 8.000 MW, já que a Usina de Itaipu é binacional. O vertedor de Tucuruí é o maior do mundo com sua vazão de projeto calculada para a enchente decamilenar de 110.000 m³/s, pode, no limite dar passagem à vazão de até 120.000 m³/s. Esta vazão só será igualada pelo vertedor da Usina de Três Gargantas na China. Tanto o projeto civil como a construção de Tucuruí e da Usina de Itaipu foram totalmente realizados por firmas brasileiras, entretanto, devido às maiores complexidades o projeto e fabricação dos equipamentos eletromecânicos, responsáveis pela geração de energia, foram realizados por empresas multinacionais. MATERIAL E MÉTODO Para elaboração deste presente artigo foram utilizados métodos de abordagem, entrevistas com especialistas da área de energia, técnicas de pesquisa por busca com palavras chave e consultas em sites de empresas. RESULTADOS E DISCUSSÃO Foi obtido um artigo com assuntos descrevendo as principais características de usinas termelétricas, nucleares e hidrelétricas focando servir de auxilio à apresentação do funcionamento desses tipos de indústrias, a iniciantes na área de energia. PAGE 37