De forma geral, as usinas híbridas, assim como as usinas associadas, são aquelas que combinam duas ou mais fontes de produção de energia.

Mas, afinal, qual a diferença entre elas?

As usinas híbridas ou centrais geradoras híbridas (CGH) são objetos de outorga única, podendo possuir ou não medições de geração distintas por fonte.

As usinas associadas, por sua vez, necessariamente possuem outorgas e medições distintas, mas compartilham fisicamente e contratualmente a infraestrutura de conexão e uso do sistema de transmissão.

Ou seja, empreendimentos híbridos já nascem com a combinação de duas ou mais fontes de energia. Por outro lado, os associados, geralmente são caracterizados por um empreendimento que é associado posteriormente a um outro já operante.

Como exemplos dessas centrais, temos a junção de usinas eólicas e solares e hídricas e solares (sistemas fotovoltaicos flutuantes).

Resolução Normativa 954/2021

Um marco importante para a regulamentação dessas modalidades de geração foi a publicação da Resolução Normativa (REN) 954 pela Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica) em novembro de 2021.

Nela, foram estabelecidos os requisitos e procedimentos necessários para obtenção de outorga de empreendimentos desse tipo, além de abordar temas como a contratação dos sistemas de transmissão e tarifação das usinas.

Do ponto de vista regulatório, ainda existem alguns passos a seguir, como a definição dos procedimentos de rede e regras de comercialização de energia, ambos em andamento, envolvendo a própria Aneel, ONS (Operador Nacional do Sistema), CCEE (Câmara de Comercialização de Energia Elétrica), e outros agentes do setor elétrico.

Quais as vantagens da hibridização e associação de usinas?

Várias são as vantagens relacionadas à junção de usinas de fontes energéticas distintas. Para exemplificar, tomamos o caso da associação de uma usina solar fotovoltaica a um complexo eólico já existente.

Em um cenário mais favorável à associação, no qual o local dos empreendimentos apresenta ventos mais intensos no período noturno, temos a seguinte situação: durante o dia, o complexo eólico não opera em sua máxima capacidade devido ao menor recurso eólico disponível e, dessa forma, o sistema de transmissão acaba sendo subutilizado.

Por outro lado, a usina fotovoltaica tem sua capacidade plena durante o dia, podendo complementar a geração eólica no período diurno, deixando o perfil de geração mais estável durante as 24 horas e tornando mais eficiente o uso do sistema de transmissão.

Operando dessa forma, é possível diminuir a ociosidade do sistema, resultando em ganhos para os empreendedores e para o setor como um todo.

Além do ganho proveniente da complementaridade na geração, tem-se a otimização do uso do terreno e aproveitamento da infraestrutura existente, reduzindo custos do projeto.

Algumas considerações sobre as usinas híbridas e associadas

Com a regulamentação em rota de ser concluída em alguns aspectos pendentes, a hibridização e associação de usinas estão se tornando cada vez mais comuns. Antes mesmo da publicação da REN 954, já haviam alguns projetos, como o projeto piloto, eólico e solar, da Votorantim Energia (atual Auren), e os P&Ds da Aneel, hídricas e solares.

Hoje, a maior parte das grandes empresas geradoras de energia do país têm projetos dessa natureza. Isso demonstra que a demanda por usinas desse tipo já existia no Brasil e tende a crescer.

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O rotor de uma turbina eólica é composto pelas pás e pela estrutura em que elas são conectadas, o cubo. O objetivo deste artigo é explicar a razão das turbinas eólicas modernas terem 3 pás.

Análise comparativa

Primeiramente, para realizarmos essa análise, vamos comparar os cenários mais próximos do padrão de 3 pás: turbinas com 2 e 4 pás. Os resultados dessa comparação levam a conclusões semelhantes aos demais cenários (turbinas com menos de 2 pás e turbinas com mais de 4 pás).

O cenário com 4 pás é rapidamente tirado da jogada a partir de uma análise de “custo vs performance”. Cada pá apresenta um custo bastante relevante e o incremento de uma pá ao cenário padrão acaba levando a um custo total elevado frente o aumento marginal na performance da turbina.

Com relação ao cenário com 2 pás, essa turbina consegue atingir a performance de uma turbina de 3 pás se aumentarmos a corda (“espessura”) de suas pás em cerca de 50%. Com isso, a vantagem desse cenário com respeito ao custo acaba sendo prejudicada.

Outra forma de alcançar a performance de um aerogerador padrão com uma turbina de 2 pás seria aumentar a velocidade de rotação do rotor. Contudo, ao girar o rotor mais rápido, temos um maior ruído causado pela turbina, sendo esse um ponto negativo e que buscamos sempre minimizar. Além disso, devido ao aumento na força centrífuga, são necessários alguns reforços na turbina, os quais geram mais custos.

Logo, a turbina eólica com 3 pás consegue gerar mais energia, a uma velocidade de rotação menor, que uma com 2 pás e apresenta uma melhor relação “custo vs performance” que a opção com 4 pás, sendo assim o padrão adotado pelo mercado para os aerogeradores de grande porte.

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Vamos conferir abaixo!

Usina Heliotérmica

A usina Heliotérmica (HLT) é chamada também de Solar Thermal Electricity (STE) e o seu objetivo, primeiramente, é aquecer um fluido e depois gerar energia. Essa técnica se distingue da fotovoltaica que transforma a luz do sol de modo direto em energia elétrica através do efeito fotovoltaico. 

O funcionamento da Usina Heliotérmica se exerce por meio do acúmulo dos raios em um ponto, de modo que os transformem em calor. Portanto, esse calor é transportado para uma máquina térmica, que faz a conversão em energia elétrica. Hoje, existem quatro principais tecnologias: Torre solar; Cilindro parabólico (parabolic trough); Fresnel linear e Disco parabólico (dish) (CASTRO, 2015).

Sistema Off Grid

“Fora da rede” é a tradução de Off Grid e esse nome corresponde a uma rede isolada e autônoma. Sendo assim, a rede autônoma pode fazer uso de várias fontes de energia, como a Energia Solar. Esse sistema que converte a luz do sol em eletricidade faz uso de baterias e é composto por três blocos: Gerador, condicionador de potência e armazenamento.

E Usina Solar Fotovoltaica? Já ouviu falar?

Usina Solar Fotovoltaica

A Usina Solar Fotovoltaica é um imenso Sistema Solar Fotovoltaico, visto que ocupa uma extensa área preenchida por módulos fotovoltaicos. Esse sistema possui características próprias como a fixação dos módulos no solo ou instalados sobre a água em rios e mares, além de que o fornecimento de energia é voltado para comercialização, uma vez que a energia produzida em larga quantidade é vendida para distribuidoras e consumidores nos leilões de energia e no Mercado Livre. 

É conhecido também como Geração Centralizada, Fazenda Solar ou Parque Solar. Ressalta-se que a energia é gerada em alta voltagem com o propósito na distribuição. 

Em relação ao funcionamento, é análogo aos sistemas instalados em residências (On Grid), pois a energia é gerada em Corrente Contínua e entregue em Corrente Alternada por intermédio dos inversores. 

Ao se debruçar sobre o Estudo Estratégico Grandes Usinas Solares 2020 Mercado Livre e Leilões, se pode constatar que até janeiro de 2020 o Brasil possui em operação 105 Usinas Solares Fotovoltaicas.

A diferenciação desse sistema para o On Grid é que o excedente de energia não é lançado na rede elétrica, ocorre o armazenamento no seu sistema. Ou seja, a grande vantagem é poder fazer uso da Energia Solar em lugares isolados, como fazendas e sítios.

Aquecimento Solar

A Energia Solar térmica é dirigida ao aquecimento de fluidos, comumente usada em atividades do dia a dia dentro de uma habitação ao aquecer a água. Esse sistema absorve o calor do sol e o converte em energia térmica por meio do coletor solar. Portanto, o sistema de aquecimento solar térmico não é destinado a gerar eletricidade. 

Os SAS – Sistema de Aquecimento de Água usado na Energia Solar são formados por coletores solares, fonte auxiliar de energia, reservatório térmico e tubulações isoladas termicamente (MESQUITA, 2011).

Os Sistemas podem ‘se ajudar’ complementando-os! Confira abaixo!

Sistema Híbrido

O Sistema Híbrido permite possuir duas ou mais fontes de energia. Pois, segundo Barbosa et al. (2004), um sistema híbrido é aquele que utiliza conjuntamente mais de uma fonte de energia, conforme a disponibilidade dos recursos energéticos do local, com o propósito de gerar energia elétrica.

Ao utilizar esse tipo de sistema na Energia Solar, se tem a combinação do uso dessa fonte com a de outro tipo renovável também. A exemplo destes sistemas, pode citar a combinação do sistema fotovoltaico com o eólico.

Assim, as suas principais vantagens são a independência e a disponibilidade energética. Portanto, em 2015, foi inaugurado o primeiro parque híbrido de energia renovável no Brasil. O mesmo é localizado em São Francisco – Pernambuco e une o uso da energia eólica com a solar, sendo capacitado a gerar 340 gigawatt-hora por ano.

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Sabe o que é a GD? confira esta leitura!

REFERÊNCIAS:

CASTRO, Gabriel Malta. Avaliação do valor da energia proveniente de usinas heliotérmicas com armazenamento no âmbito do sistema interligado nacional. Universidade Federal do Rio de Janeiro/Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia/Programa de Planejamento Energético, 2015. 

MESQUITA, Marcelo. Sistemas de aquecimento solar de água. Théchne. Ed. 177. Dezembro, 2011.

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Porém imagine o caso da estrutura da sua casa armazenar energia, como se fosse uma bateria gigante? Parece algo absurdo não é mesmo? Vem comigo que te mostro que essa tecnologia está mais perto do que você imagina.

A grande inovação de usar o cimento como bateria

A princípio essa ideia começou a ser desenvolvida na Suécia pelos cientistas Emma Zhang e Luping Tang, da Universidade Chalmers de Tecnologia. Ambos pesquisadores estão desenvolvendo protótipos que prometem transformar o cimento em baterias recarregáveis.

De acordo com outras pesquisas, o cimento é capaz de conduzir eletricidade e gerar calor, através do acréscimo de pequenas fibras de carbono em sua composição. Assim, além de um ganho maior à resistência a flexão, o material aumenta ainda mais sua condutividade.

Desafios dessa grande inovação

Além de ousada, essa tarefa não é fácil pois não se baseia em apenas conduzir a eletricidade, houve a necessidade de adicionar uma malha de fibra de carbono revestida de metal para que os testes fossem mais eficientes.

Após diversas tentativas e erros, obtiveram a conclusão que que os melhores resultados viriam com o acréscimo de ferro para o anodo e níquel para o catodo.

Os resultados de estudos anteriores que investigavam a tecnologia de bateria de concreto mostraram um desempenho muito baixo. Então percebemos que tínhamos que pensar fora da caixa para encontrar outra maneira de produzir o eletrodo, segundo a cientista Emma Zhang.

Uma série de resultados promissores da bateria de cimento

A princípio os primeiros protótipos dessa bateria de cimento, chegaram a uma densidade energética de 7 watts por metro quadrado. Esse valor é bem baixo comparado a baterias comerciais.

Porém deve-se levar em conta que ao utilizar esse material, não seria em pequenas quantidades, visto o o grande uso de cimento em uma edificação. Esse fator, provavelmente compensaria esses baixos valores.

Diversos especialistas levantam a hipótese dessa inovação por ser recarregável ter sua aplicação por exemplo, em alimentação de lâmpadas de LED ou fornecimento de conexão de internet para áreas de difícil acesso. Há também a possibilidade de serem usadas como instrumentos de proteção catódica à corrosão em estruturas metálicas.

Elas também poderiam ser acopladas a painéis de células solares para fornecer eletricidade e se tornar a fonte de energia para sistemas de monitoramento em rodovias ou pontes, com sensores capazes de detectar rachaduras ou corrosão, diz professora Zhang

Previsão para implantação da tecnologia

Além de ser algo extremamente viável e inovadora que traria inúmeros benefícios para o setor energético, ainda está em fases de testes. Há um problema a ser solucionado que envolve a vida útil dessas baterias de concreto e como funcionaria a questão de sua reciclagem à longo prazo.

De acordo com os pesquisadores envolvidos, há todo o trabalho tecnológico para fazer com que elas acompanhem a vida útil das edificações, tornando assim algo viável para ser colocado comercialmente.

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mas afinal, o que são energias renováveis?

As fontes de energia renováveis, são aquelas em que a sua utilização pode manter e ser aproveitada ao longo do tempo sem possibilidade de esgotamento.

Tecnicamente, energia renovável é toda fonte que mesmo sendo utilizada com frequência, não se esgota, porque ela se regenera, mesmo que seja limitada no que diz respeito do fornecimento de energia.

Entretanto, a energia renovável (como o próprio nome já diz) é gerada por recurso natural, como vento e sol por exemplo. Por isso, tem sido uma alternativa para problemas relacionados à geração de energia.

conscientização mundial

Há a necessidade de que deixemos de utilizar dos recursos fósseis (petróleo e carvão) para um sistema limpo. Entretanto, com baixo ou quase nenhum índice de agressão ao meio ambiente, já é um “bom e velho” conhecido das autoridades e empresas.

Os problemas do clima são evidentes, chama atenção para necessidade de mudança em questão ao uso de tecnologias energéticas sustentáveis.

Altas temperaturas, tempestades agressivas, longos períodos de seca, doenças, diminuição na produção de alimentos e colapso econômico são alguns sinais e amostras da interferência do homem no planeta.

Quais são os principais tipos de energias renováveis?

Não é porque estamos falando sobre energias renováveis que necessariamente são poucos tipos de processos. Afinal, com a tecnologia em alta, cada vez mais as matrizes energéticas são exploradas de formas inteligentes.

Alguns exemplos de excelentes fontes de energia renovável são: Energia solar fotovoltaica, maremotriz, eólica, biomassa, geotérmica, entre outras.

Infelizmente ainda algumas fontes de energia renovável são caras e exigem de mão de obra e recursos seletos, por outro lado, outras fontes não são aplicáveis dependendo da região ou do local, como é o caso das fontes oriundas das marés – maremotrizes. Entenda o conceito da produção de energia limpa

A seguir, veja alguns tipos de energias renováveis mais utilizadas no mundo todo.

energia solar fotovoltaica

A energia solar fotovoltaica é uma fonte renovável criada a partir da luz. Basicamente, há a captação dos raios solares e com vários processos transforma em eletricidade. Assim, se trata de uma fonte de energia limpa, que tem muito potencial de expansão.

Há também uma forma de utilizá-la para aquecimento. Entretanto, é um sistema que converte o calor da luz do sol em energia térmica, muito utilizado, para o aquecimento de água.

A energia solar fotovoltaica basicamente são sistemas instalados em telhados ou grandes campos com boa incidência de sol. Atualmente, existem casos de utilização dos módulos FV em veículos elétricos (veja o artigo sobre carros elétricos). Esse tipo de sistema pode ser utilizado tanto para o consumo autônomo ou geração em grande escala.

biomassa

A biomassa teve seu início quando as pessoas começaram utilizar madeira para cozinhar alimentos e o próprio aquecimento do ambiente.

A madeira é a fonte mais comum para produção deste tipo de energia. Entretanto, fontes alternativas também são frequentemente utilizadas, como por exemplo os resíduos agrícolas, resíduos orgânicos e até mesmo resíduos florestais.

A biomassa tem uma versatilidade muito grande pelo motivo de que pode ser utilizada para produzir eletricidade e combustível. Contudo, os mais utilizados são o etanol, o biodiesel e o biogás aqui no Brasil. Porém, meios alternativos, como biomassa de alga, está sendo utilizada para este fim.

eólica

Os parques eólicos são compostos vários aerogeradores, que nada mais é que um “catavento gigante”, composto por hélices e estruturado por um material bastante leve, assim, facilmente deslocado pela força dos ventos.

O funcionamento é muito simples: Os ventos circulam sobre os aerogeradores, as hélices entram em movimento. Contudo, isso faz com que ative o gerador por força cinética que está instalado no interior de cada complexo. Assim, a ação mecânica do movimento transforma de maneira limpa a eletricidade.

Depois disso,  tudo acontece como já conhecemos: Toda energia produzida através dos geradores eólicos é direcionada para os transformadores, rede de alta tensão e chega nas casas, comércios e indústrias.

vantagens da utilização de energia renovável

As energias renováveis são praticamente inesgotáveis, porém, limitadas em volume de produção se formos analisar em um contexto global. Entretanto, as energias renováveis são vantajosas no aspecto da capacidade de se regenerar, ser inesgotável e com impacto baixíssimo ao meio ambiente.

Contudo, veja 5 vantagens que as energias renováveis podem nos trazer de uma forma abundante e contínua:

1. Benefícios ao meio ambiente

O uso de energia renovável salva o meio ambiente, assim, sabendo que a produção tem baixo impacto para o planeta em relação aos combustíveis de matrizes fósseis, porque não há produção de CO2 (dióxido de carbono) ou quaisquer outros gases do efeito estufa.

2. Vida útil duradoura

Geralmente os sistemas de energias renováveis tem sua vida útil prolongada. Um claro exemplo é o sistema solar fotovoltaico que tem 25 anos de duração e baixos índices de manutenção e custo. Desta forma, proporciona o retorno  financeiro como investimento a médio – longo prazo.

3.Redução da conta de energia

Mesmo que as energias renováveis apresentam o alto investimento de médio – longo prazo, é absolutamente uma economia significativa. Exemplificando o caso que podemos ter em nossas casas (solar fotovoltaico), mesmo que o tempo de retorno seja de aproximadamente 6 anos, o sistema proporcionará lucratividade e benefícios até o final de sua vida útil, isso se traduz em aproximadamente 25 anos.

Redução da dependência de combustíveis fósseis

De um modo geral, o planeta é dependente de combustíveis fósseis e esta fonte é sujeita a instabilidades à disponibilidade, relações políticas e econômicas.

Felizmente, energias renováveis não instáveis. Fontes de energia como o sol e vento (geração solar e eólica) são exemplos de abundância do recurso, conceito da produção de energia limpa principalmente num país como o Brasil.

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