Fontes energéticas sustentáveis : um estudo sobre a viabilidade do aproveitamento da energia eólica em três localidades, no RS

O trabalho consiste no estudo da viabilidade técnico-econômica da utilização da energia eólica em três localidades no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. A pesquisa inicia com uma revisão bibliográfica acerca do assunto, situando o leitor no cenário eólico mundial, brasileiro e riograndense. Seguindo-se a esta, são apresentados os levantamentos desenvolvidos nos municípios de Nova Hartz, São Lourenço do Sul e Tapes. A primeira localidade foi escolhida devido ao projeto do Centro Experimental de Tecnologias Habitacionais Sustentáveis (CETHS) ter sido lá desenvolvido. Neste caso a pesquisa, por constituir-se em um provimento energético consoante à filosofia do projeto, integrou-se nas metas do mesmo. Nesta localidade, foi efetivamente desenvolvido o método de medição da velocidade do vento, aplicando-se a metodologia mundialmente reconhecida do MEASNET, durante um prazo de 11 meses. Nas outras duas localidades, o levantamento dos dados de campo não foi realizado por esta pesquisadora, pois o Instituto de Geociências, dessa Universidade, especificamente, o Centro de Estudos de Geologia Costeira e Oceânica, dispunha à época, de dados de medições da Lagoa dos Patos, ainda não tratados, e tinha interesse na promoção de um estudo técnico acerca dos mesmos. A partir do tratamento estatístico dos dados colhidos e disponibilizados, foi desenvolvido o estudo de viabilidade técnica dos locais com o emprego do Programa Alwin A dissertação conclui com um estudo econômico preliminar, analisando-se o único equipamento nacional em fabricação no momento, o aerogerador E-40/6,44, produzido pela tecnologia da alemã Wobben através de sua subsidiária brasileira, a Empresa Enercon, frente a diferentes alturas, diferentes taxas de financiamento e sob as condições do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (PROINFA) do Ministério das Minas e Energia. Isto resultou em diferentes alternativas de geração de energia elétrica com o uso da energia eólica disponível nas condições locais.Nestes cenários foram destacados os fatores condicionantes que determinaram a viabilidade de um empreendimento nestas localidades, sob os critérios do citado programa.

Contribuição a Geologia do Holoceno da Província Costeira do Rio Grande do Sul - Brasil

A região costeira do Brasil Meridional, definida como Provincia Costeira do Rio Grande do Sul é constituida por dois elementos geológicos maiores, o Embasamento e a Bacia de Pelotas. O primeiro, composto pelo complexo cristalino pré-cambriano e pelas sequências sedimentares e vulcânicas, paleozóicas e, mesozoicas, da Bacia do Paraná, comportando-se como uma plataforma instável durante os tempos cretácicos, deu origem ao segundo, através de movimentações tectônicas. Desde então a Bacia de Pelotas, uma bacia marginal subsidente, passou a receber a carga clástica derivada da dissecação das terras altas adjacentes as quais constituíam parte do seu embasamento que na parte ocidental atuou no inicio como uma área levemente positiva, estabilizando-se após. A sequência sedimentar ali acumulada, cerca de I 500 metros de espessura, é fruto de sucessivas transgressões e regressões. Controladas no princípio pelo balanço entre as taxas de subsidência e de sedimentação, a partir do Pleistoceno estas transgressões e regressões passaram a ser governadas pelas variações glacio-eustáticas ocorridas no decorrer da Era Cenozóica A cobertura holocênica deste conjunto é considerada como outro elemento geológico importante da provincia costeira pelo fato de compor a maioria das grandes feiçoes morfograficas responsáveis pela configuraçao superficial da região. Ela é constituida por um pacote trans-regressivo cuja porção superior expõe-se na planície litorânea, encerrando uma série de unidades lito-estratigraficas descontinuas e de idade variável resultantes do deslocamento de vários ambientes de sedimentação por sobre a mesma região. O estabelecimento de sua história geológica somente tornou-se possivel após detida análise geomorfológica. A planicie arenosa litorânea que separa a Lagoa dos Patos do Oceano Atlântico, revelou-se composta pela sucessão de quatro sistemas de barreiras, constituindo a denominada Barreira Múltipla da Lagoa dos Patos, cuja origem está diretamente relacionada às oscilações eustáticas que se sucederam na região,durante os últimos 6 000 anos, após o final da Transgressão Flandriana. A primeira barreira formou-se durante o nivel máximo atingido pelo mar no final da grande transgressão holocênica, construida a partir de longos esporões arenosos ancorados aos promontórios existentes na entrada das várias baias que ornamentavam a costa de então. Sobre tais esporões acumularam-se, durante pequenas oscilações do nivel do mar, extensos depósitos arenosos de natureza eólica Outra barreira foi desenvolvida a partir da emersão de barras marinhas durante a fase regressiva que se sucedeu, aprisionando um corpo lagunar sobre um terraço marinho recém exposto. Ainda no decorrer desta transgressão, grandes quantidades de areia trazidas da antepraia foram mobilizadas pelo vento construindo grandes campos de dunas sobre a barreira emersa.Na área lagunar, igualmente afetada pela regressão, depósitos lagunares e paludais foram acumulados sobre o terraço marinho. Assim estruturada, a barreira resistiu a fase transgressiva subsequente quando o aumento do nivel do mar foi insuficiente para encobri-Ia. Na margem oceânica a ação das ondas promoveu a formação de falésias, retrabalhando o material arenoso e redistribuindo-o pela antepraia. Na margem da Lagoa dos Patos de então, o avanço das aguas causou a abrasão do terraço marinho parcialmente recoberto por depósitos paludais e lagunares. Nova fase regressiva ocasionou o desenvolvimento de outra barreira no lado oceânico isolando uma nova laguna enquanto que na margem da Lagoa dos Patos emergia um terraço lagunar. Obedecendo a este mesmo mecanismo a quarta barreira foi acrescentada a costa oceânica e um segundo terraço lagunar construido na borda da Lagoa dos Patos. O constante acúmulo de sedimentos arenosos que se processou na área após a transgressão holocênica, através de processos praiais e eólicos desenvolvidos num ambiente de completa estabilidade tectônica, aumentou consideravelmente a área emersa da província costeira A parte superior da cobertura holocênica constitui assim uma grande sequência regressiva deposicional, que teve como principal fonte os extensos depósitos que recobriam a plataforma continental adjacente. De posse de tais elementos, a costa atual do Rio Grande do Sul é uma costa secundária, de barreiras, modelada por agentes marinhos, conforme a classificação de Shepard. A tentativa de correlaçao entre as várias oscilaçoes eustáticas deduzidas a partir da análise geomorfológica da região ( com aquelas que constam na curva de variaçao do nlvel do mar o corrida nos últimos 6 000 anos, apresentada por Fairbridge, revela coincidências encorajadoras no sentido de estender o esquema evolutivo aqui proposto, como uma hipótese de trabalho no estudo dos terrenos holocênicos restantes da Província Costeira do Rio Grande do Sul. A sua utilização tornará muito mais fácil a organização crono-estratigráfica das diversas unidades que nela se encontram.

Caracterização tecnológica e beneficiamento mineral para a produção de concentrado de zircão de alta qualidade, partindo de pré-concentrado e concentrado de zircão de baixa qualidade, produzidos na mina do Guaju (PB)

Este estudo foi dirigido para identificar as causas que determinam a formação de concentrados de zircão de baixa qualidade, mineral extraído de dunas da jazida do Guaju, no Estado da Paraíba, e beneficiado em uma rota industrial desenvolvida pela empresa Millennium Inorganic Chemicals do Brasil S/A. A caracterização tecnológica indicou que a jazida do Guaju corresponde a sedimentos de origem eólica, inconsolidados, constituídos por quartzo (95%), argila (2%) e minerais pesados (3%) disseminados nas dunas. Ilmenita, zircão, rutilo e cianita são os minerais pesados de interesse econômico na jazida. Devido a características mineralógicas e texturais, o pacote foi dividido, neste estudo, em dois compartimentos: TOPO e BASE. O primeiro corresponde à parte superior do pacote sedimentar; o segundo, à parte inferior. No TOPO, 95% dos grãos têm brilho vítreo, 5% são opacos, e 20% dos grãos de ilmenita têm alteração parcial ou total para leucoxeno. Na BASE, 2% dos grãos têm brilho vítreo, 98% são opacos, e 90% da ilmenita tem alteração parcial ou total para leucoxeno. O TOPO possui concentração de minerais pesados quatro vezes maior que a BASE. A opacidade dos grãos decorre de uma película argilo-ferruginosa fortemente aderida e que os envolve. A empresa produz seis tipos de concentrados de zircão, cujas qualidades variam conforme o teor de ZrO2 e das substâncias contaminantes Fe2O3, TiO2, Al2O3 e P2O5. Quanto maior o teor de ZrO2 e menores os teores das substâncias contaminantes, melhor é a qualidade do concentrado. Pesquisas desenvolvidas em um concentrado de baixa qualidade, denominado Zirconita B, indicaram que a formação dessa matéria-prima é decorrente de três fatores principais: excesso de minerais contaminantes, que não são eliminados nos processos eletrostáticos e magnéticos devido à película argilo-ferruginosa; presença de inclusões minerais nos zircões; processo de metamitização nos zircões Identificadas as causas, o estudo progrediu para o estabelecimento de uma rota alternativa de beneficiamento, para a produção de concentrados de zircão mais puros. A remoção da película ocorreu com a implementação do processo de atrição (escrubagem), tendo sido definidos os parâmetros operacionais otimizados, tanto em escala de bancada de laboratório, como em equipamento semipiloto. Removida a película, a matéria-prima foi submetida a separadores eletrostático e magnético para a retirada dos minerais condutores e/ou magnéticos do concentrado. Posteriormente, para a remoção das inclusões minerais dos zircões, foi implementada uma rota que iniciou com o aquecimento prévio do concentrado em forno de microondas, para fraturar as zonas de contato entre as inclusões minerais e a massa zirconítica, considerando as diferenças entre os coeficientes de dilatação dos minerais; seguiuse com o processo de moagem, para provocar a quebra dos zircões portadores de inclusões e liberar ou expor as mesmas; posteriormente, o material foi peneirado e a fração retida na malha 0,063 mm foi repassada nos separadores eletrostático e magnético, para a remoção das inclusões liberadas, ou expostas nos zircões quebrados Tecnicamente, esta rota foi considerada parcialmente eficaz, devido, principalmente, à baixa granulometria dos grãos de zircão. Essa característica afetou as performances na moagem e na separação magnética, determinando uma baixa recuperação do produto final. Apesar disso, esse produto final teve teor de ZrO2 compatível com o do produto de melhor qualidade produzido na mina do Guaju; entretanto, os teores das substâncias contaminantes ficaram levemente superiores aos mínimos exigidos para um produto de alta qualidade. Devido à baixa produção anual da matéria-prima, acredita-se que a rota para a remoção das inclusões minerais não seja economicamente viável. A atrição, no entanto, é perfeitamente viável, devido aos baixos investimentos de implantação e custos operacionais. Deverá ser implementada no produto denominado Pré-Concentrado de Zircão (PCZ), gerado no beneficiamento da ilmenita. A atrição do PCZ vai condicionar a produção de massas maiores de concentrados de zircão de qualidade superior, diminuindo, conseqüentemente, a formação dos produtos de menor qualidade.

Análise experimental e simulação de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos

Sistemas para a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis de energia, com um mínimo impacto ambiental, apresentam uma contribuição energética cada vez mais significativa, sendo importante conhecer em detalhe o comportamento dos mesmos. A radiação solar e o vento podem se mostrar complementares, sendo interessante empregar uma combinação eólica e fotovoltaica em um sistema único. Os sistemas assim constituídos recebem o nome de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos e em algumas aplicações podem mostrar vantagens em relação aos sistemas singelos. Esta Tese tem por objetivo contribuir com o conhecimento sobre o comportamento de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos de pequeno porte. Para obter dados experimentais foi montado um protótipo no Laboratório de Energia Solar, constituído de um painel de 420 Wp e de um aerogerador de 400 W de potência nominal, sendo que para o acionamento do aerogerador foi instalado um túnel de vento. Para a observação do comportamento do sistema híbrido foi também montado um sistema de monitoramento, sendo analisadas na Tese as incertezas associadas às medições realizadas. O sistema de monitoramento forma parte de um sistema mais amplo, que permite também o controle da velocidade do vento no túnel de vento e a ativação automática de um conjunto de cargas resistivas para simular o perfil de consumo. A Tese discute os modelos matemáticos de todos os componentes do sistema, assim como as principais configurações que podem ser dadas aos sistemas híbridos. Foram realizadas várias experiências com o sistema híbrido que permitiram a coleta de informações sobre o comportamento dos componentes independentes e como um todo Essas informações, por sua vez, serviram de base para a validação de modelos matemáticos dos diversos componentes do sistema, que foram integrados em um programa computacional de simulação elaborado como parte desta Tese. Além dos resultados do funcionamento do sistema híbrido experimental, a Tese mostra os resultados do programa de simulação e faz uma estimativa da aplicação de sistemas híbridos semelhantes em localidades de Rio Grande do Sul, a partir da informação do Atlas Eólico do Estado.

A instalação dos bosques de pinus e suas conseqüências nas dunas do Pontal de Tapes - RS

o Pontal de Tapes está inserido dentro da Planície Costeira do Rio Grande do Sul e localiza-se ao noroeste da Laguna dos Patos. Até a década de 70, a área caracterizava-se por uma dinâmica regida pela ação dos ventos, das ondas e da corrente lagunar, compondo um ambiente caracterizado pela existência de banhados, dunas, bancos de areia, entre outras feições. Com a introdução de bosques de pinus, o Pontal passou por uma drástica alteração nos seus padrões eólicos de transporte e acumulação de areia. Este fato levou a área a uma nova dinâmica eólica e, por sua vez, morfológica. Neste estudo passamos a avaliar as conseqüências deste novo cenário. Para tal, monitoramos durante aproximadamente um ano (05.06.02 a 04.06.03) os parâmetros climáticos, bem como algumas dunas da área. A partir daí detectou-se a existência de quatro processos atuantes no ambiente: translado, bloqueio, captura e carreamento, sendo que os três últimos passaram a dominar o modelado do ambiente pós-pinus. A atuação desta nova dinâmica causou profundas alterações ao Pontal, como o desaparecimento de banhados e a descaracterização do sistema dunário.

Aplicação do método baseado em danos para análise de alternativas e tomada de decisão em assentamentos precários com complexidade ambiental : o caso da Ilha Grande dos Marinheiros, Delta do Jacuí, Porto Alegre/RS

Este trabalho pretendeu minimizar a incerteza na tomada de decisões para projetos mais sustentáveis de intervenção em assentamentos precários. Para sua realização foi utilizada a estratégia de estudo de caso, optando-se pela escolha de um único estudo, na ilha Grande dos Marinheiros, aliada ao uso do método baseado em dados (Grounded Theory), como método para organização das informações coletadas. O estudo utilizou esta metodologia de análise sistêmica, que permitiu verificar as interinfluências entre os diversos aspectos apresentados pelo sítio (aspectos ecológicos do meio ambiente, aliados ao processo antrópico de alteração do habitat). Isto resulta na definição de categorias e subcategorias e seus cruzamentos, através de um sistema de matrizes, levou a constatação da categoria central. Assim, o abastecimento de água foi considerado como o tópico que deveria ser priorizado no processo de tomada de decisões. O sistema de cruzamento sistêmico também permitiu a criação de uma linha mestra (eixo principal) a ser utilizada na definição de futuros projetos de intervenção urbanohabitacional, que mostrou as dificuldades no abastecimento de água e as conseqüências advindas de sua estruturação. Ao final do trabalho, constataram-se as seguintes contribuições: não se recomenda a estruturação do transporte viário, o uso de energia eólica, hidroelétrica ou biomassa e estruturação de redes de distribuição de água entre continente e ilhas. Por outro lado, o estudo salienta as seguintes oportunidades: o saneamento deficitário possibilita a introdução de alternativas diferenciadas, como a utilização de banheiros secos e geração de biogás. As facilidades de obtenção das águas de chuva e a possibilidade real de melhora das águas superficiais devem ser opções preferenciais no abastecimento de água e a estruturação de um sistema de transporte fluvial (coletivo e individual) entre ilhas e continente.

Análise estratigráfica da formação Sergi, Campo de Fazenda Bálsamo, Bacia do Recôncavo, Bahia

A Formação Sergi é composta por uma espessa sucessão de depósitos fluviais, eólicos e lacustres relacionados à sedimentação jurássica pré-rifte da Depressão Afro- Brasileira. Com base em dados de subsuperfície (testemunhos e perfis), foram reconhecidas três unidades deposicionais na Formação Sergi no Campo de Fazenda Bálsamo, Bacia do Recôncavo. A Seqüência Ia interdigita-se com os pelitos do Membro Capianga e o seu limite inferior não foi determinado. Depósitos flúvio-lacustres e lençóis de areia eólicos sinalizam a franca progradação de sistemas fluviais distais, com pontuadas retrogradações lacustres e eventuais acumulações eólicas relacionadas a condições ambientais áridas e semi-áridas. A arquitetura tabular dos depósitos reproduz suaves gradientes de amplas áreas recortadas por fluxos estabelecidos em canais pouco estáveis e pobremente definidos. O seu registro relaciona-se a subidas do nível de base estratigráfico, em momentos que as taxas de suprimento sedimentar excederam as taxas de criação de espaço de acomodação, ou, de outro modo, pela progressiva redução nas taxas de subida do nível de base. A Seqüência Ib é constituída por associações de depósitos de fluxos fluviais efêmeros, lacustres e dunas, interdunas e lençóis de areia eólicos. O contato inferior é marcado por um consistente pacote eólico que denota um expressivo rebaixamento do nível de base estratigráfico, enquanto que o superior corresponde a uma superfície erosiva de caráter regional com a Seqüência II que lhe sobrepõe ou, quando da ausência desta, diretamente com os pelitos da Formação Itaparica, unidade litoestratigráfica imediata. Depósitos de dunas e interdunas eólicas na base do intervalo tiveram sua preservação assegurada pela subida do lençol freático, agente que também abasteceu corpos lacustres nas áreas topograficamente rebaixadas do campo de dunas. Seguida aos pontuais fluxos fluviais efêmeros desenvolvidos em canais rasos e pouco estáveis nas épocas mais úmidas, passavam-se longos períodos de rigor climático favoráveis aos processos eólicos. A dinâmica fluvial impôs à geometria deposicional da sucessão uma forma de corpos arenosos amalgamados, pacotes eólicos descontínuos e níveis pelíticos lenticulares. O modelo evolutivo estratigráfico para a Seqüência Ib é similar ao da Seqüência Ia, porém com variações na taxa de subida do nível de base estratigráfico ao longo do tempo. A Seqüência II ocupa a porção superior da Formação Sergi. Sua ocorrência é restrita na área de estudo se confrontada com outras partes da bacia, mas, nem por isso é destituída de importância. Suas características litológicas indicam continuidade dos processos deposicionais em sistemas fluviais de canais entrelaçados e baixa sinuosidade, supostamente associados a condições perenes e mais úmidas, com poucas evidências de variações extremas na descarga. Em resposta às baixas taxas de criação de espaço de acomodação, o registro sedimentar de uma complexa rede de canais multilaterais e multiepisódicos se manifesta em corpos arenosos amalgamados, com baixo potencial de preservação dos depósitos extracanais. A drástica mudança no estilo fluvial teria vínculo com severas mudanças climáticas, bem como a reorganização da drenagem em conseqüência de primitivas manifestações do tectonismo que atingiu seu auge no Eocretáceo, durante o rifteamento da bacia.

Mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no estado do Rio Grande do Sul

A energia solar e a energia eólica são fontes de energias renováveis com potencial inesgotável e que não liberam contaminantes ao meio ambiente. O uso destas energias em conjunto, explorando a sua complementaridade, pode viabilizar economicamente e permitir um uso confiável deste sistema, denominado sistema híbrido fotovoltaico-eólico, podendo ser um sistema autônomo de geração de energia elétrica. Dependendo das aplicações, o sistema híbrido fotovoltaico-eólico pode apresentar vantagens em comparação ao sistema que utiliza somente uma das fontes de energia solar ou eólica, dito singelo. A elaboração de mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no Estado do Rio Grande do Sul, permitiria um melhor aproveitamento de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico neste Estado do Brasil. O uso desses mapas é de grande valia para a identificação de potenciais locais geográficos para o emprego de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul. Através de uma pesquisa dos dados existentes e dos métodos utilizados para estimar a radiação solar e a velocidade dos ventos, obtiveram-se valores das médias trimestrais correspondentes às quatro estações do ano (verão, outono, inverno e primavera) e a média anual, que possibilitaram a elaboração dos mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico para serem utilizados em sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul para estes períodos. A metodologia utilizada para a obtenção dos dados de mapas da velocidade dos ventos a 10 metros de altura no Estado do Rio Grande do Sul fez uso de um programa de leitura de mapas de velocidade do vento a 50 metros de altura e de rugosidade e, após foi feita a correção para obtenção da velocidade do vento a 10 metros de altura. Os dados referentes à radiação solar horizontal também sofreram uma correção da inclinação, para a obtenção da radiação incidente em uma superfície inclinada, de forma a obter-se o melhor rendimento do módulo fotovoltaico. A conclusão obtida é que existem regiões no Estado do Rio Grande do Sul que apresentam um potencial energético fotovoltaico-eólico que viabilizariam o uso dos sistemas híbridos fotovoltaico-eólico, possibilitando uma opção a mais para o uso de energias alternativas.