Identificação do potencial renovável para produção de electricidade na perspectiva da microgeração

Tese submetida à Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências e aprovada em provas públicas para a obtenção do Grau de Doutor em Energia e Ambiente (especialidade em Energia e Desenvolvimento Sustentável).

Caracterização da tecnologia de frio comercial e profissional

Hoje em dia a preocupação ambiental e a economia são fatores de sustentabilidade que são tidos em conta em países desenvolvidos, especialmente no seio da União Europeia. Reduzir os consumos de energia é, portanto, um ponto-chave para a redução das emissões de gases com efeito de estufa e aumentar a dependência das energias renováveis. Consequentemente surge então a necessidade de aumentar a eficiência dos equipamentos, em particular no presente caso, equipamentos de refrigeração. Para isso foi adotado pela Comissão Europeia uma rotulagem nos produtos consumidores de energia, em particular na refrigeração, os frigoríficos e congeladores domésticos permitindo informar o consumidor para os equipamentos mais eficientes. Mais recentemente, frigoríficos comerciais e profissionais também terão obrigatoriedade de incluir um rótulo energético na parte externa dos mesmos. Nesses rótulos estão incluídas várias informações técnicas do aparelho representadas de uma forma compreensível e lúdica aos olhos do consumidor mais leigo, entre as quais as classes de eficiência energética. As classes de eficiência energética caracterizam-se pela componente tecnológica dos frigoríficos. Perceber quais os componentes e materiais em particular que promovem uma melhor eficiência, quantificar a sua influência e avaliar os seus custos de integração torna-se assim essencial para toda a cadeia envolvida na produção destes equipamentos. Os fluídos frigorigénios e compressores aparentam ser os que mais exercem influência na eficiência de frigoríficos de baixa potência. Tubos capilares com trocador de calor são uma escolha mais eficiente comparado com o tubo capilar padrão que é utilizado nestes frigoríficos. Por forma a obter informação adicional e relevante do ponto de vista da análise energética realizaram-se simulações para determinação do consumo elétrico anual com recurso ao software Pack Calculation Pro. Entre os fluídos frigorigénios R-134a, R-22 e R-410a, os compressores scroll apresentaram consumos mais reduzidos (no máximo de 16%) do que os compressores alternativos. No caso do amoníaco (R-717) os compressores alternativos consumiram em média 14% menos do que os compressores parafuso. O recurso a velocidade variável em compressores permite reduzir o consumo na ordem dos 25%. Válvulas de expansão eletrónicas trazem reduções no consumo de 1,5% quando comparadas com válvulas de expansão termostáticas em compressores de velocidade variável. O propano (R-290) é um gás que mostra ter um melhor desempenho do que o R-134a e R404a em vários compressores, consumindo 16% menos do que o R-404a. Em função da temperatura exterior, o R-290 também apresentou um bom desempenho consumindo em climas quentes (Belém, Brasil) 24% menos do que o R-404a.

Efeito do aumento da concentração de CO2 atmosférico sobre o desenvolvimento de ferrugem em mudas de eucalipto.

Alterações dos componentes atmosféricos, principalmente o aumento nas concentrações do dióxido de carbono, reconhecido como um dos principais gases de efeito estufa, estão levando a um progressivo e acelerado aumento da temperatura média global, a qual poderá alcançar de 2 a 4,5 ºC até o fim do século XXI, segundo dados do IPCC (2007). Desta forma, devido à importância do ambiente para o desenvolvimento de doenças de plantas, é estratégico o estudo dos efeitos do aumento da concentração do dióxido de carbono e das demais alterações climáticas sobre o desenvolvimento das doenças de importantes culturas do país. Este trabalho teve como objetivo verificar os efeitos de diferentes concentrações de CO2 atmosférico sobre o desenvolvimento da ferrugem (Puccinia psidii) em mudas de eucalipto. O experimento foi conduzido em sala climatizada, com as mudas mantidas em caixas plásticas transparentes e fechadas com uma placa de vidro. Após 13 dias da inoculação, verificou-se que o aumento da concentração de CO2 conduziu à redução do número de folhas lesionadas e uma tendência de redução do número de pústulas por planta.

SIG e distribuição espacial da ferrugem tropical do milho (Physopella zeae) no cenário de mudanças climáticas no Brasil.

A mudança climática é um processo decorrente do efeito acumulativo contínuo das emissões excessivas de gases de efeito estufa e de aerossóis provenientes da intensificação de algumas atividades antrópicas, produzindo mudanças no clima do planeta. Tais mudanças podem alterar a incidência de doenças nas plantas. O conhecimento de técnicas de geoprocessamento pode ser de grande importância para aplicações no setor agrícola, auxiliando na elaboração de estratégias para minimizar prejuízos futuros causados pelos impactos climáticos globais. A ferrugem tropical do milho, causada por Physopella zeae, é responsável por grandes danos na produção nacional. Este trabalho teve como objetivo avaliar a distribuição geográfica dessa doença com o uso de ferramentas SIG (Sistema de Informações Geográficas). Foram obtidos mapas de favorabilidade climática para o desenvolvimento da doença na cultura do milho, utilizando condições climáticas propícias definidas por Casela et al. (2006), entre os meses de janeiro a junho, para a normal climatológica (1961-1990) e para o clima futuro de 2080, do IPCC (Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas). Os resultados indicam que haverá um deslocamento da ncidência da doença das regiões Norte, Nordeste para as regiões Sudeste e Sul no futuro, permanecendo também na região Centro-Oeste.

Greenhouse gases of animal agriculture in Brazil: urrent status and perspectives.

2007

Cultivo de oleaginosas para produção de biodiesel como uma estratégia de mitigação às mudanças climáticas.

O aumento da concentração de Gases de Efeito Estufa (GEE) tem sido apontado como o principal agente das mudanças climáticas. O carbono é o principal GEE de origem antrópica. A redução das emissões de GEE para a atmosfera pode ser alcançada pela adoção de medidas mitigadoras, tais como o uso de biodiesel, em substituição aos combustíveis fósseis. Neste trabalho foram elaborados cenários de mitigação do uso de biodiesel produzido a partir do cultivo de oleaginosas por agricultores familiares do semiárido em substituição ao diesel mineral no setor de transporte rodoviário no Brasil. Os resultados apontam para o potencial de produção total de cerca de 0,9 a 2 bilhões de litros biodiesel em 2015, a partir do fornecimento de matéria -prima pelos agricultores familiares do semiárido, o que corresponde a uma redução de emissões de CO2 de até 7% no setor de transporte rodoviário. Na possibilidade de geração de créditos de carbono (Reduções Certificadas de Emissões - RCE) as emissões evitadas do uso desse biodiesel em substituição do diesel mineral, poderiam gerar entre 103 a 4.835 RCE ao ano, dependendo do cenário e do ano considerado. No caso da venda desses créditos a renda bruta equivale a cerca de U$5 a U$18,00 por metro cúbico (1000 litros) de biodiesel produzido, dependendo do cenário analisado e considerando o valor de venda de créditos de carbono igual a U$ 10,00/tCO2.

Caracterização da variação do CO2 atmosférico em sistema ILPF no leste da Amazônia.

Diante dos impactos causados pela atividade agropecuária moderna, o sistema de integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF) apresenta uma alternativa viável para o desenvolvimento agrícola, pastoril e silvicultor de modo que os mesmos se complementem e diminuam os impactos sobre o uso do solo. A conversão para sistemas ILPF pode causar alterações na cobertura do solo, fazendo com que o mesmo atue como fonte ou sumidouro de dióxido de carbono (CO2) da atmosfera. Nesse contexto, estudos acerca das mudanças climáticas constataram que o CO2 armazenado na biosfera terrestre, ao ser perdido por emissões, aumenta a concentração de gases do efeito estufa na atmosfera (GEE), como o CO2, podendo causar alterações climáticas a nível global e de ecossistema. As medições da concentração do CO2 ([CO2]) atmosférico podem indicar a resposta dos fatores bióticos às forçantes atmosféricas. As medidas do perfil vertical da [CO2] foram obtidas durante o período de 15 a 16 de junho de 2016, em sistemas de ILPF com teca e mogno africano, no município de Terra Alta, PA. Durante o dia houve menos estratificação entre os níveis instalados no mogno africano em relação a teca. [CO2] diminuiu a partir de 08:40, atingindo os menores valores às 10:00 e 13:00. A maior [CO2] foi ao amanhecer (05:30 horas) tanto no mogno africano quanto na teca. Em ambos, os níveis próximos ao chão apresentaram as maiores [CO2].

O acordo de Paris e o futuro do REDD+ no Brasil.

O Acordo do Clima é um marco nas negociações internacionais deste século. É fato que o aquecimento global ameaça o bem-estar humano e a economia mundial, e o desafio de estabilizar a concentração de gases do efeito estufa (GEE) na atmosfera, limitando o aumento de temperatura a menos de 2 graus Celsius até 2100, é uma responsabilidade comum, mas as ações devem ter caráter diferenciado dependendo da contribuição histórica e capacidade de cada nação. Para isso será necessária uma mudança de paradigma em relação ao modelo de desenvolvimento vigente, sobretudo a transição da matriz energética baseada nos combustíveis fósseis, em direção a uma economia com predominância de fontes renováveis e de baixa emissão de carbono. O processo de negociação do acordo climático foi longo. Em 1992, o Brasil sediou a primeira Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento, vinte anos depois da Primeira Conferência Mundial sobre o Homem e o Meio Ambiente (Estocolmo, 1972) que pela primeira vez chamou atenção da comunidade internacional sobre a necessidade de um pacto global para reverter as ameaças à saúde do planeta e das futuras gerações. A Eco-92 celebrou uma série de tratados relacionados à temática ambiental, dentre eles a Convenção-Quadro sobre Mudança do Clima, que abriu caminho para o Protocolo de Quioto. Pela primeira vez, se propõe um calendário pelo qual países-membros tem a obrigação3 de reduzir a emissão de GEE em, pelo menos, 5% em relação aos níveis de 1990 no período entre 2008 e 2012. O Protocolo traz a opção dos países do Anexo I compensarem suas emissões através do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), considerando como medida de redução projetos implementados nos países em desenvolvimento (PED). Sua ratificação só ocorreu em 2005 com a entrada da Rússia, mas ainda sem a participação dos Estados Unidos e China, responsáveis pelas maiores fontes de emissões planetárias. O Brasil teve um papel de liderança nas negociações da Convenção do Clima, principalmente a partir de 2009, quando apresenta a UNFCCC a sua Política Nacional sobre Mudança do Clima (PNMC, Lei no 12.187/2009) e posteriormente o Plano Nacional sobre Mudança do Clima (Decreto 7390/2010). Estes marcos regulatórios definiram a estratégia brasileira de redução voluntária de emissões de GEE (36,1 à 38,9% em relação às emissões projetadas até 2020) e os planos de ação setoriais para atingir tais metas. Apesar de todos os desafios sociais e econômicos, os resultados alcançados pelo Brasil no período de vigência do Protocolo de Quioto representam um dos maiores esforços de um único país até hoje, tendo reduzido suas emissões em mais de 41%, em 2012, com relação aos níveis de 2005. A região amazônica teve papel decisivo, com redução de 85% do desmatamento, enquanto todos os demais setores da economia tiveram aumento de emissões. No Acordo de Paris, o Brasil sinaliza um compromisso ainda mais audacioso de redução de emissões absolutas, e de zerar o desmatamento ilegal em 2030 (iNDC, 2015). Este artigo pretende fazer um retrospecto da construção da proposta do mecanismo de redução de emissões por desmatamento e degradação (REDD) no Brasil e na Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, e discutir o papel das florestas tropicais no combate ao aquecimento global do ponto de vista da relevância da região amazônica para o alcance das metas brasileiras, e o contexto de discussão e implementação de REDD+ nos estados. Finalmente refletir sobre os desafios futuros da recém lançada Estratégia Nacional de REDD+ (ENREDD+) frente ao baixo retorno histórico recebido pelas populações amazônidas quando analisamos o seu legado na conservação deste imenso patrimônio da humanidade. E a visão traçada pelo Brasil na sua Pretendida Contribuição Nacionalmente Determinada (iNDCs), como parte do novo Acordo do Clima, onde o papel das florestas torna-se secundário em relação ao agronegócio.

MAGGnet: an international network to foster mitigation of agricultural greenhouse gases.

Research networks provide a framework for review, synthesis and systematic testing of theories by multiple scientists across international borders critical for addressing global-scale issues. In 2012, a GHG research network referred to as MAGGnet (Managing Agricultural Greenhouse Gases Network) was established within the Croplands Research Group of the Global Research Alliance on Agricultural Greenhouse Gases (GRA). With involvement from 46 alliance member countries, MAGGnet seeks to provide a platform for the inventory and analysis of agricultural GHG mitigation research throughout the world. To date, metadata from 315 experimental studies in 20 countries have been compiled using a standardized spreadsheet. Most studies were completed (74%) and conducted within a 1-3-year duration (68%). Soil carbon and nitrous oxide emissions were measured in over 80% of the studies. Among plant variables, grain yield was assessed across studies most frequently (56%), followed by stover (35%) and root (9%) biomass. MAGGnet has contributed to modeling efforts and has spurred other research groups in the GRA to collect experimental site metadata using an adapted spreadsheet. With continued growth and investment, MAGGnet will leverage limited-resource investments by any one country to produce an inclusive, globally shared meta-database focused on the science of GHG mitigation.

Variabilidade do regime de monções sobre o Brasil: o clima presente e projeções para um cenário com 2xCO2 usando o modelo MIROC

Este trabalho investiga a variabilidade do Sistema de Monções da América do Sul (SMAS) sobre o Brasil com particular interesse na região do cerrado brasileiro. O início, final e total de precipitação durante as monções de verão são examinados utilizando estimativas de precipitação por satélite (pêntadas) do Global Precipitation Climatology Project (GPCP) entre 1979-2004. Analogamente, as características do regime de monção simuladas pelo modelo climático global acoplado MIROC (Model for interdisciplinary Research on Climate) do IPCC (Intergovernmental Panel for Climate Change) são examinadas em dois cenários distintos: o clima do século XX (1981-2000) e o clima em uma condição com o dobro da concentração atual de CO2 (2xCO2) na atmosfera (2061-2080). Mostra-se que a variabilidade espacial do início da monção de verão sobre o cerrado na simulação do clima do século XX pelo MIROC corresponde bem às observações. Além disso, há indicação de uma mudança das caudas da distribuição sazonal da precipitação no Cerrado para um cenário com 2xCO2, comparativamente com o clima presente. Este resultado sugere uma mudança na probabilidade de ocorrência de eventos extremos (secos ou úmidos) em um cenário com 2xCO2 sobre o cerrado, o que de acordo com o MIROC, indica uma maior exposição da região às conseqüências de possíveis mudanças climáticas resultantes do aumento de gases de efeito estufa.

Modelo conceitual para avaliação de práticas e estratégias climáticas: resultados de sua aplicação nos setores automotivo e de papel e celulose no Brasil

A alta concentração de gases de efeito estufa está provocando mudanças climáticas com forte impacto, inclusive no ambiente competitivo das empresas. Assim, algumas empresas já estão adotando práticas e estratégias climáticas em função não somente das legislações restritivas ao carbono, mas também para assegurarem sua vantagem competitiva. Contudo, há uma escassez de ferramentas gerenciais para avaliar o quanto tais práticas e estratégias são adequadas a esse novo contexto. Este artigo apresenta um modelo conceitual desenvolvido com base em benchmarks (melhores práticas) internacionais, para auxiliar as empresas na avaliação das suas práticas e estratégias climáticas, e mostra como o modelo foi aplicado no Brasil em dois setores representativos de sua economia: o automotivo e o de papel e celulose. Identifica as práticas e estratégias climáticas que precisam ser melhoradas nesses setores, quando comparadas com as internacionais. Na aplicação do modelo, foram testadas cinco hipóteses referentes às principais variáveis do modelo proposto. Para tanto, realizaram-se testes estatísticos: teste t-student, para comparação com as práticas internacionais, e teste não paramétrico Kruskal-Wallis, para verificar diferenças entre as médias dos dois setores investigados. Com base nos resultados, são feitas recomendações para futuras pesquisas e para outras empresas preocupadas em adotar práticas e estratégias climáticas eficazes.

Estudo e análise das centrais híbridas de energias renováveis

Com o aumento do preço da eletricidade e o fim dos combustíveis fósseis, associados à necessidade de Portugal reduzir a sua dependência energética do exterior, provoca a necessidade urgente de apostar nas energias renováveis. Perante este cenário, e assumindo que o custo da fatura energética, é para as empresas portuguesas um fator cada vez mais determinante para serem competitivas, devido aos aumentos consecutivos da energia nos últimos anos, bem como, a subida do imposto de valor acrescentado (IVA) de 6% para 23%. Outro aspeto importante é a eficiência energética como instrumento para reduzir os consumos de eletricidade. Com estas duas medidas: utilização de energias renováveis e o aumento da eficiência energética, são extremamente importantes para a redução da produção dos gases de efeito estufa (GEE). Consequentemente, as empresas terão de investir na produção da própria energia a partir de fontes renováveis, de modo a proporcionar um desenvolvimento sustentável, associado à redução da fatura energética. Esta dissertação propõe o dimensionamento de um sistema híbrido composto por tecnologia fotovoltaica e eólica, com e sem armazenamento de energia em baterias, adequado para reduzir uma parte dos consumos de uma empresa enquadrada no sector dos plásticos. O dimensionamento deste sistema, foi efetuado com recurso à caracterização dos consumos da empresa através da recolha de dados e leituras no local da instalação. Paralelamente, foi efetuada uma pesquisa em diversos fabricantes, de modo a identificar qual o sistema mais indicado a adotar, considerando painéis fotovoltaicos, turbinas eólicas, inversores e baterias. Com base nos dados recolhidos na empresa e referentes ao potencial eólico e solar para o distrito do Porto, em conjunto com as características técnicas dos equipamentos selecionados, foi delineado o sistema híbrido utilizando para o efeito um software de simulação e otimização de sistemas híbridos, denominado Hybrid Optimization Model for Eletric Renewable (HOMER). São apresentadas várias simulações para as diversas configurações escolhidas e estudos comparativos entre si, com o objetivo de reduzir o consumo de eletricidade da rede. Adicionalmente, foram realizadas duas configurações apenas com tecnologia fotovoltaica, de modo a efetuar uma análise comparativa entre um sistema híbrido e outro apenas com uma fonte renovável. Os resultados apresentados focaram-se no desempenho diário, mensal e anual, bem como, a produção individual de cada tecnologia evidenciada. Por último, procedeu-se ao estudo da viabilidade técnico-económica das configurações.

Políticas para a promoção da eficiência energética na indústria Portuguesa

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Gestão e Sistemas Ambientais

Construção sustentável – Novos materiais mais eficientes para a conservação de energia

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Densidade básica da madeira de um ecossistema de "campina" em Roraima, Amazônia brasileira

Densidade básica (g.cm-3: peso seco / volume úmido) da madeira foi determinada para 13 das principais espécies arbóreo-arbustivas de um ecossistema de "campina" (caatinga amazônica) situado em Roraima, extremo norte da Amazônia brasileira. As amostras de madeira para o cálculo da densidade básica de cada espécie foram compostas por "discos amostrais" (casca, alburno e cerne) de diferentes classes diamétricas. No total, foram amostrados 98 indivíduos, perfazendo 150 peças de madeira (52 com diâmetro < 1,6cm; 63 entre 1,6-3,2cm, 27 entre 3,2-4,8cm e 8 > 4,8cm). A espécie de maior densidade média foi Matayba arborescens (Aubl.) Radlk. (0,68 g.cm-3), seguida de Humiria balsamifera (Aubl.) St. Hill. (0,67 g.cm-3) e Pera schomburgkiana Müel. Arg. (0,64 g.cm-3). As classes de menor diâmetro foram também as de menor valor absoluto: 0,59 ± 0,06 (DP) g.cm-3 (< 1,6cm), 0,64 ± 0,08 g.cm-3 (1,6-3,2cm), 0,67 ± 0,06 g.cm-3 (3,2-4,8cm) e 0,69 ± 0,10 g.cm-3 (> 4,8cm). A média ponderada pela biomassa do ecossistema foi de 0,64 ± 0,08 g.cm-3. Este resultado é 15,2% inferior ao comumente utilizado para transformação de volume de madeira em biomassa para ecossistemas de "campina" na Amazônia, influenciando diretamente nos cálculos de emissão de gases do efeito estufa.