O sistema financeiro nacional e a economia verde : alinhamento ao desenvolvimento sustentável

Foram preparados três estudos, que estão apresentados neste documento. O primeiro – O Contexto Institucional do Setor Financeiro Nacional na Transição para o Desenvolvimento Sustentável – trata da legislação, da regulação e das politicas públicas voltadas para temas socioambientais que digam respeito ao setor financeiro. O segundo, Estágio Atual do Sistema Financeiro Nacional e a Economia Verde – faz uma primeira estimativa dos recursos financeiros já alocados à Economia Verde, bem como uma proposta de metodologia para levantamento e acompanhamento do respectivo fluxo de recursos. O terceiro e último, Finanças Brasileiras: uma Agenda Estratégica 2020 para Energias Renováveis e Agropecuária, aborda dois importantes segmentos para a economia brasileira e para o processo de transição para uma economia mais verde: energias renováveis e agropecuária.

Entry on the Brazilian renewable power market: a case study

Conferências internacionais sobre o clima, bem como crescente conscientização sobre as questões de sustentabilidade lançaram luz sobre o papel fundamental que as energias renováveis poderiam desempenhar na transição energética. Ao contrário de combustíveis fósseis, elas podem ser regeneradas em um curto período de tempo e, por conseguinte, espera-se que sejam uma parte da solução para reduzir o aquecimento global. O Brasil sempre teve um forte setor hidrelétrico, mas agora está na vanguarda em relação a todas as outras fontes de energias alternativas, como energia eólica, biomassa o energia solar. Estas indústrias são uma promessa para um futuro próspero, graças ao potencial natural do país, bem como uma legislação de apoio, e estão atraindo muitas empresas locais e internacionais. Este estudo tem como objetivo preencher uma lacuna na literatura analisando o exemplo de uma empresa estrangeira que entra no mercado da energia renovável no Brasil. Baseando-se na literatura como um fundo conceptual, um único estudo de caso têm sido realizados para delinear todos os aspectos do processo de entrada. Neste desenvolvimento, relações causais entre as orientações estratégicas e a evolução do negócio foram identificadas. Esta pesquisa traz uma contribuição para as discussões acadêmicas sobre as dinâmicas de entrada no setor de energia renovável através de evidências do mercado brasileiro.

Optimização de sistemas híbridos fotovoltaicos‐eólicos em zonas insulares de diversidade climática‐Arquipélago da Madeira

Nesta tese apresento um estudo detalhado sobre vários aspectos relacionados com a optimização de sistemas híbridos fotovoltaicos-eólicos em zonas insulares de diversidade climática-arquipélago da Madeira que foi desenvolvido no Laboratório Regional de Engenharia Civil e com algumas deslocações no Laboratório de Energia Solar da Universidade de Vigo entre 2002 e 2007. Foi baseado nos conhecimentos adquiridos ao longode 25 anos de prática profissional de estudo, projecto, montagem e monitorização de tecnologias solares e eólicas, para produção de electricidade em locais isolados, bem como pesquisa e análise climatológica. Como resultado final e após a criação de uma base de dados climáticos para fins energéticos, determinámos os dias característicos de radiação solar e temperatura para cada um dos doze meses do ano, nas seis estações meteorológicas estudadas. Estes dias são de grande utilidade também para a elaboração de outros estudos. Após o tratamento dos dados constatou-se que a evolução das temperaturas ao longo do ano, tanto no caso das médias como nas médias dos valores máximos e nas médias dos valores mínimos,segue uma tendência similar em todas as estações. Concluimos que, a altitude é o factor determinante nestas diferenças, de tal maneira que quanto maior for a altitude menor são, em geral, as temperaturas médias. No estudo da irradiação global constatámos que na ilha do Porto Santo há mais 4% de radiação solar que na ilha da Madeira. Já na costa norte da Madeira, mais precisamente em São Jorge a média diária mensal e anual é inferior em cerca de 16.5 % em relação ao Porto Santo. Contudo, a costa sul da Madeira apresenta valores de radiação interessantes para o aproveitamento energético. Na abordagem à produção fotovoltaica e eólica, desenvolvemos um novo conceito que relaciona a produção eléctrica por metro quadrado de terreno horizontal, referente à área dos módulos fotovoltaicos e à área de afectação dos aerogeradores. Este novo conceito permite facilmente comparar sistemas energéticos diferentes utilizando diferentes recursos energéticos, permitindo também comparar a energia eléctrica produzida com a energia solar recebida e, deste modo, extrapolar os resultados para a toda a superfície do arquipélago. Finalmente, no que diz respeito à optimização de sistemas híbridos fotovoltaicos-eólicos nas seis zonas climáticas do arquipélago da Madeira, calculámos a produção eólica diária e a produção média diária para cada um dos doze meses do ano, bem como a média anual, isto por metro quadrado de área varrida pelo rótor do aerogerador, para que os resultados se pudessem comparar com os resultados anteriormente obtidos na produção fotovoltaica, reportados também a metro quadrado de área de módulo. No que concerne à produção máxima e comparativa de sistemas (100% fotovoltaicos e 100% eólicos), estudámos várias hipóteses para que os resultados fossem os mais gerais possíveis, tendo-se chegado à conclusão de que se se relacionar a procura de energia/consumo com a produção anual do sistema híbrido, não é necessário fazer a simulação dos sub-sistemas fotovoltaicos-eólicos em tamanho real, bastando apenas conhecer a proporção exacta destes, e extrapolar os resultados obtidos em percentagem para qualquer dimensão. Da análise comparativa dos resultados da produção energética das diferentes composições percentuais fotovoltaico-eólico, podemos avaliar facilmente o grau de cobertura de energia renovável. Conhecidas as percentagens de cobertura da procura que se obtêm com energias renováveis, é possível definir com segurança as percentagens solar-eólica que oferecem as melhores opções técnicas. Em termos de optimização técnica, concluímos que o único factor que diferencia um sistema híbrido de outro, nos 6 locais estudados, é a área do módulo fotovoltaico e a área varrida pelo rótor do aerogerador. Finalmente, concluímos que os custos das instalações híbridas e do kWh renovável produzido nos locais estudados, diminuem em todos os locais ao diminuir a percentagem do sub-sistema eólico no sistema híbrido fotovoltaico-eólico, sendo o custo mais baixo reportado sempre à Instalação toda solar (100% fotovoltaica).

GreenEnergy: produção de energia eléctrica a partir de fontes de energia renovável para sistemas de microprodução

O uso de energias renováveis está cada vez mais presente no nosso quotidiano. A forte aposta por parte de várias empresas, grupos privados e habitações domésticas na produção de energia renovável tem vindo a crescer bastante nos últimos anos, porque além de ser uma energia limpa, é economicamente vantajosa. No âmbito residencial na Ilha da Madeira, tem havido um grande crescimento na microprodução de energia fotovoltaica. Para que se consiga converter energia garantindo os critérios e qualidade da energia elétrica maximizando a eficiência são necessários conversores eletrónicos de potência, responsáveis pela conversão e gestão da energia produzida a partir de uma fonte de energia renovável e conversão para a REE (Rede Elétrica de Energia). A oferta de soluções na área tem vindo a aumentar com o aumento dos pedidos do mercado, existindo cada vez mais concorrência, devido ao surgimento de sistemas mais compactos e eficientes. Neste trabalho é desenvolvido um sistema para microprodução de energia renovável, através de uma ou mais fontes de energia, de maneira a que este seja compacto e eficiente, além de adicionar várias soluções a nível de software (automatismos) de maneira a aumentar as funções do sistema sem utilizar hardware adicional. Apresentam-se também resultados de simulação de maneira a demonstrar todas as funcionalidades do sistema. Conseguiu-se demonstrar que é possível melhorar o rendimento, qualidade de energia e diminuir os custos dos sistemas de conversão de energia utilizando software, mantendo o hardware do sistema. Além das melhorias no sistema que o software permite, conseguiu-se adicionar novos modos de funcionamento ao sistema utilizando automatismos.

Otimização de microprodução em redes inteligentes de energia

As energias renováveis têm-se tornado uma alternativa viável e complementar aos combustíveis fósseis, pelo facto de serem energias virtualmente inesgotáveis, limpas e economicamente vantajosas. Um dos principais problemas associados às fontes de energia renováveis é a sua intermitência. Este problema impossibilita o controlo da produção de energia e reflete-se na qualidade da energia elétrica. Em sistemas de microprodução de energia, este problema pode ser atenuado com a inclusão de sistemas de armazenamento intermédio que possibilitam o armazenamento do excedente extraído das fontes renováveis, podendo ser utilizado como recurso auxiliar na alimentação de cargas ou como meio de estabilização e otimização do desempenho da Rede Elétrica de Energia (REE), evitando variações bruscas na energia transferida para a mesma. Os sistemas de microprodução com armazenamento intermédio podem ser considerados fundamentais na implementação do conceito de Rede Inteligente de Energia (RIE), visto serem sistemas de energia descentralizados que permitem uma melhor gestão da energia elétrica e uma consequente redução de custos. No presente trabalho desenvolveu-se um sistema de microprodução de energia renovável compatível com as fontes renováveis fotovoltaica e eólica, possuindo um banco de baterias como sistema de armazenamento intermédio. A construção deste sistema teve como principal objetivo seguir as referências de potência impostas pela RIE, independentemente das condições meteorológicas, com recurso à energia armazenada nas baterias, evitando a introdução de perturbações na REE ao nível da tensão e da frequência. Estudou-se o comportamento do sistema na ocorrência de variações bruscas da fonte renovável, perturbações na tensão da REE e introdução de cargas lineares e não lineares. Foi desenvolvido um protótipo experimental com painéis fotovoltaicos, no qual foram registados os valores de alguns parâmetros da qualidade da energia elétrica. Obteve-se uma resposta de aproximadamente 25 μs por parte das baterias para cada Watt de potência requisitado pela RIE.

Potencial solar dos edifícios públicos da RAM

As energias renováveis têm sido cada vez mais a alternativa encontrada para substituir o uso dos combustíveis fósseis na produção de energia. Neste contexto, surge a oportunidade de realizar um estudo sobre o “Potencial Solar dos Edifícios Públicos da RAM” como objeto de trabalho desta tese de Mestrado em Engenharia de Telecomunicações e Redes de Energia (METRE). Pretende-se que este estudo sirva para impulsionar o investimento nesta área por parte dos decisores regionais, dotando-os de um estudo do potencial de produção de energia solar nos edifícios públicos da RAM. Através de estudos desenvolvidos pelo LREC, ERAMAC - Maximização da Penetração das Energias Renováveis e Utilização Racional da Energia nas Ilhas da Macaronésia, e do Joint Research Centre (JRC), contendo dados do Instituto Meteorológico (IM), da Agência Regional da Energia e Ambiente da Região Autónoma da Madeira (AREAM), do LREC e do World Meteorological Organization (WMO), avaliou-se a radiação solar na RAM, através de tabelas e mapas de radiação solar, contendo a radiação solar global diária média mensal e média anual. Posteriormente fez-se uma análise da oferta do mercado atual de painéis fotovoltaicos (PV) em termos de eficiência, distinguindo as várias gerações de tipos de painéis introduzidos no mercado. Foram realizadas várias pesquisas em diversas áreas de energias renováveis e tecnologias existentes para, posteriormente, se realizar uma seleção e introspeção da informação essencial ao tema de forma a definir-se a fase de desenvolvimento desta tese. Com o auxílio da ferramenta computacional Quantum GIS, foram identificados alguns edifícios públicos com a dimensão e exposição solar apropriada para a colocação de sistemas solares nos mesmos. De seguida, foi realizado uma análise do preço pago/recebido por kWh consumido/produzido e cinco casos de estudos, nos quais foram focados os diferentes impactos de várias tecnologias solares nos prédios públicos da RAM, avaliando financeiramente os custos e retorno do investimento na aplicação destas tecnologias em cada caso, através das ferramentas computacionais, SolTerm e RETScreen. Finalmente retirou-se as respetivas conclusões acerca das opções tomadas, por exemplo, na escolha das tecnologias solares a implementar, os seus custos, o retorno do investimento, preços dos painéis fotovoltaicos, entre outros.

Projeto de um sistema de conversor multinível para painéis fotovoltaicos

A produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renovável está gradualmente a ser uma alternativa à energia produzida a partir de combustíveis fósseis. A técnica de conversão dessas mesmas energias para energia elétrica, para entrega na Rede de Energia Elétrica (REE), é cada vez mais estudada para que se obtenha uma maior eficiência assim como qualidade. Neste trabalho desenvolve-se um projeto de conversão de energia fotovoltaica, para produção de energia elétrica para a rede utilizando um conversor multinível, otimizando a transferência de potência assim como melhorando a forma da corrente AC. A conversão multinível é uma topologia que tem algumas vantagens relativamente à topologia de 2 níveis, permitindo trabalhar com níveis de tensão mais elevados, melhorando a qualidade de energia. O conversor multinível de díodos ligados ao ponto neutro utiliza condensadores para criar os níveis de tensão, que neste trabalho vão ser usados para ligar os painéis, otimizando a transferência de potência. Aplica-se um método de controlo das correntes AC para terem a forma a alternada e sinusoidal e em fase com a tensão da rede. Os resultados experimentais mostram que a utilização do algoritmo de procura do ponto de máxima potência dos painéis permitem a extrair a máxima potência, de acordo com as condições de irradiação solar e temperatura dos painéis.

Teoria de carteiras e a alocação de parques eólicos offshore

The consumption of energy on the planet is currently based on fossil fuels. They are responsible for adverse effects on the environment. Renewables propose solutions for this scenario, but must face issues related to the capacity of the power supply. Wind energy offshore emerging as a promising alternative. The speed and stability are greater winds over oceans, but the variability of these may cause inconvenience to the generation of electric power fluctuations. To reduce this, a combination of wind farms geographically distributed was proposed. The greater the distance between them, the lower the correlation between the wind velocity, increasing the likelihood that together achieve more stable power system with less fluctuations in power generation. The efficient use of production capacity of the wind park however, depends on their distribution in marine environments. The objective of this research was to analyze the optimal allocation of wind farms offshore on the east coast of the U.S. by Modern Portfolio Theory. The Modern Portfolio Theory was used so that the process of building portfolios of wind energy offshore contemplate the particularity of intermittency of wind, through calculations of return and risk of the production of wind farms. The research was conducted with 25.934 observations of energy produced by wind farms 11 hypothetical offshore, from the installation of 01 simulated ocean turbine with a capacity of 5 MW. The data show hourly time resolution and covers the period between January 1, 1998 until December 31, 2002. Through the Matlab R software, six were calculated minimum variance portfolios, each for a period of time distinct. Given the inequality of the variability of wind over time, set up four strategies rebalancing to evaluate the performance of the related portfolios, which enabled us to identify the most beneficial to the stability of the wind energy production offshore. The results showed that the production of wind energy for 1998, 1999, 2000 and 2001 should be considered by the portfolio weights calculated for the same periods, respectively. Energy data for 2002 should use the weights derived from the portfolio calculated in the previous time period. Finally, the production of wind energy in the period 1998-2002 should also be weighted by 1/11. It follows therefore that the portfolios found failed to show reduced levels of variability when compared to the individual production of wind farms hypothetical offshore

Estudo comparativo de pás para aerogeradores de grande porte fabricadas em materiais compósitos reforçadas com fibra de carbono ou fibra de vidro

The research and development of wind turbine blades are essential to keep pace with worldwide growth in the renewable energy sector. Although currently blades are typically produced using glass fiber reinforced composite materials, the tendency for larger size blades, particularly for offshore applications, has increased the interest on carbon fiber reinforced composites because of the potential for increased stiffness and weight reduction. In this study a model of blade designed for large generators (5 MW) was studied on a small scale. A numerical simulation was performed to determine the aerodynamic loading using a Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Two blades were then designed and manufactured using epoxy matrix composites: one reinforced with glass fibers and the other with carbon fibers. For the structural calculations, maximum stress failure criterion was adopted. The blades were manufactured by Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), typical for this type of component. A weight comparison of the two blades was performed and the weight of the carbon fiber blade was approximately 45% of the weight of the fiberglass reinforced blade. Static bending tests were carried out on the blades for various percentages of the design load and deflections measurements were compared with the values obtained from finite element simulations. A good agreement was observed between the measured and calculated deflections. In summary, the results of this study confirm that the low density combined with high mechanical properties of carbon fibers are particularly attractive for the production of large size wind turbine blades

Reforma a seco de metano com catalisadores Ni/MCM-41 sintetizados a partir de fontes alternativas de sílica

The production of synthesis gas has received renewed attention due to demand for renewable energies to reduce the emissions of gases responsible for enhanced greenhouse effect. This work was carried out in order to synthesize, characterize and evaluate the implementation of nickel catalysts on MCM-41 in dry reforming reactions of methane. The mesoporous molecular sieves were synthesized using as silica sources the tetraethyl orthosilicate (TEOS) and residual glass powder (PV). The sieves were impregnated with 10% nickel to obtain the metallic catalysts (Ni/MCM-41). These materials were calcined and characterized by Thermogravimetric Analysis (TG), Infrared spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Temperature-Programmed Reduction (TPR) and N2 Adsorption/Desorption isotherms (BET/BJH). The catalytic properties of the samples were evaluated in methane dry reforming with CO2 in order to produce synthesis gas to be used in the petrochemical industry. The materials characterized showed hexagonal structure characteristic of mesoporous material MCM-41 type, being maintained after impregnation with nickel. The samples presented variations in the specific surface area, average volume and diameter of pores based on the type of interaction between the nickel and the mesoporous support. The result of the the catalytic tests showed conversions about 91% CO2, 86% CH4, yelds about 85% CO and 81% H2 to Ni/MCM-41_TEOS_C, and conversions about 87% CO2, 82% CH4, yelds about 70% CO and 59% H2 to Ni/MCM-41_PV_C. The similar performance confirms that the TEOS can be replaced by a less noble materials

Desenvolvimento energético e energia eólica na ordem jurídica do Brasil: aspectos Institucionais e Socioambientais

A conformação do desenvolvimento propugnado pela Constituição Federal de 1988 como objetivo fundamental da república, certamente perpassa pela racionalização das questões energéticas e pela diversificação da matriz nacional enquanto estratégia de aprovisionamento. O desenvolvimento energético em toda a sua complexidade deve ser alicerçado não em uma relação de contraposição à sustentabilidade, mas cooperativismo normativo e de projetos sociais que objetivam a melhorias para a população nestes dois seguimentos. O advento das energias renováveis nesse contexto se consolida como uma alternativa viável, apesar do tratamento dado pela Lei Maior ao tema ter sido apenas com relação à geração em pequena escala. A interpretação sistemática dos postulados da ordem econômica e as exigências da sociedade estimulam o aproveitamento dos potenciais renováveis em escala comercial e regional, além do fortalecimento nos segmentos de autoprodução e produção independente. Dentre as energias tratadas como prioritárias neste contexto, a eólica revela-se como carecedora de aprofundamento das estruturas dogmáticas de sua positivação, que envolve um vasto manancial de regras pulverizadas na regulação econômica do setor elétrico e no controle ambiental. Esta textura submete os empreendimentos elioelétricos aos instrumentos da política nacional do meio ambiente e às determinações do poder concedente dos serviços de energia elétrica, responsável pela pormenorização da geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia, independentemente da fonte primária utilizada no processo de transformação. Tratar destas questões com o compromisso na formulação de raciocínios críticos e propositivos, especialmente acerca de temas como a liberdade energética e controle de mercado, é imperioso para superar juridicamente as limitações presentes inclusive no discurso da delimitação de marcos normativos adequados. Havendo vantagens ambientais, tecnológicas e comerciais na exploração da energia cinética do vento como propulsora do desenvolvimento no modelo civilizatório estabelecido, cumpre também ao Estado dar a sua contribuição setorial na forma de incentivos, desburocratização e aprimoramento do modelo concorrencial. O estudo adota os métodos histórico-evolutivo, dialético e sistêmico de abordagem, encarando as hipóteses formuladas no aspecto das consequências multilaterais que as soluções encontradas apontam, exigindo que a estabilização de expectativas sociais por parte do ordenamento jurídico não ignorem o sentido material cognitivamente aberto do desenvolvimento. Hodiernamente, a perspectiva de desenvolvimento energético alia tendências econômicas e tecnológicas em favor das fontes alternativas mais eficientes, revelando a energia eólica como uma representante adequada em termos pragmáticos de normatização e preservação ambiental

A atividade eólica e o desenvolvimento regional: perspectivas na formação do pólo eólico no Rio Grande do Norte

The object of this study involves the eolian energy and the scenario the training of wind pole in Rio Grande do Norte. The aim is to investigate how far the implementation of the potiguar eolian pole may represent a regional development policy with real change in the structure of the traditional local productive base. About the interaction between the public and private to development of the local eolian activity, the hypothesis is that there is no coordination between the sectors responsible for eolian activity in the state. The theoretical approach follows the developmental current and theory of growth poles, and methodology adopted is a search of exploratory and documentary, with analysis of relevant documents on the subject. As a result of the study it was found that owing to the fragility of the productive structure potiguar and imbalances produced by the concentration of capital in the Northeast, the eolian activity in the state, needs a greater state-owned intervention to ensure a basis of development based on the study and strengthening local productive chain

Desenvolvimento de um rastreador solar do tipo polar com ajuste do ângulo de inclinação

The use of solar energy for electricity generation has shown a growing interest in recent years. Generally, the conversion of solar energy into electricity is made by PV modules installed on fixed structures, with slope determined by the latitude of the installation site. In this sense, the use of mobile structures with solar tracking, has enabled increased production of the generated energy. However, the performance of these structures depends on the type of tracker and the position control used. In this work, it is proposed position control a strategy applied for a solar tracker, which will be installed in Laboratory of Power Electronics and Renewable Energy (LEPER), located in the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN). The tracker system is of polar type with daily positioning east-west and tilt angle manual adjustment in the seasonal periods, from north to south