Descrição

Nesta terceira edição do livro Aproveitamento de Pequenas Fontes de Energia Elétrica, foi feita uma redistribuição do texto para enfatizar, especificamente, os diversos tipos de fontes primárias alternativas. O primeiro capítulo, que inclui a legislação sobre os pequenos aproveitamentos elétricos, foi atualizado em atenção à legislação pertinente no Brasil, que tem se modificado bastante nos últimos anos. O capítulo sobre energia solar foi dividido em dois, um deles trata da energia fotovoltaica, que é baseada na luz do Sol; o outro, da energia térmica solar, que depende do calor solar propriamente dito. O apêndice referente à energia geotérmica foi bastante ampliado e transformado em capítulo para tratar mais detalhadamente desse tipo promissor de energia para o nosso país. Foi adicionado um capítulo complementar para abordar, brevemente, aquelas energias que ainda não se estabeleceram definitivamente entre as demais, quer por serem muito incipientes tecnologicamente, quer por não representarem ainda uma grande influência na matriz energética nacional ou mundial. Entre essas, podem-se citar: os termopares, as marés, as ondas do mar, as microturbinas de alta velocidade, os geradores piezelétricos e a energia magneto-hidrodinâmica.

Nesta edição, buscaram-se na literatura os mais recentes e importantes aspectos da geração de energia elétrica de pequena escala, tentando traduzi-los de forma precisa, clara e sucinta, de tal forma que pudessem ser apreciados por engenheiros, arquitetos, ecologistas, estudantes e técnicos de todos os níveis das áreas afins. O texto é voltado para a situação das pequenas fontes de energia no Brasil, renováveis ou não, pois não se pode fechar os olhos para elas.

Prefácio – 11

Capítulo 1 - APROVEITAMENTOS ELÉTRICOS – 13
1.1. Introdução – 13
1.2. O que é um pequeno aproveitamento elétrico – 15
1.3. Classificação das cargas para pequenas centrais – 18
1.4. Funcionamento dos pequenos aproveitamentos elétricos – 19
1.5. Dimensionamento de pequenas centrais – 20
1.6. Legislação sobre microcentrais – 24
1.6.1. Aspectos gerais – 24
1.6.2. Legislação pertinente às Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCHs, no âmbito do setor elétrico – 24
1.7. Referências – 28

Capítulo 2 - PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS – 31
2.1. Introdução – 31
2.2. Determinação da potência aproveitável – 34
2.3. Levantamentos topográficos expeditos – 34
2.3.1. Medição simples de desníveis – 34
2.3.2. Medição expedita da vazão de um curso de água – 36
2.4. Unidade geradora – 41
2.4.1. Sistemas de regulação – 41
2.4.2. Válvulas (Borboleta) – 41
2.5. Rodas d’água – 42
2.6. Turbinas – 45
2.6.1. Turbina Pelton (TP) – 45
2.6.2. Turbina Francis (TF) – 48
2.6.3. Turbinas Michel-Banki (TMB) – 50
2.6.4. Turbina Kaplan, Tipo “S” ou Sifão (TS) – 53
2.6.5. Bombas de água funcionando como turbinas – 54
2.6.6. Especificação das turbinas – 56
2.7. Obras civis – 57
2.8. Referências – 58

Capítulo 3 - PEQUENAS CENTRAIS EÓLICAS – 61
3.1. Introdução – 61
3.2. Localização adequada – 62
3.2.1. Intensidades de vento – 62
3.2.2. Topografia – 71
3.2.3. Finalidade para a energia gerada – 72
3.2.4. Facilidades de acesso – 73
3.3. Potência eólica – 73
3.4. Turbinas eólicas e sua classificação geral – 77
3.4.1. Turbinas tipo hélice – 81
3.4.2. Turbinas de múltiplas pás – 81
3.4.3. Turbinas do tipo arraste (Savonius) – 82
3.4.4. Turbinas tipo sustentação – 84
3.4.5. Sistema TARPtm-WARPtm – 86
3.4.6. Acessórios – 88
3.5. Geradores usados em energia eólica – 88
3.6. Armazenamento da energia eólica – 89
3.6.1. Armazenamento em baterias – 89
3.6.2. Armazenamento hidráulico – 90
3.6.3. Injeção de energia na rede – 93
3.6.4. Volantes de inércia – 93
3.6.5. Obtenção e armazenamento de calor – 94
3.7. Características dos sistemas de pequeno porte – 95
3.8. Referências – 97

Capítulo 4 - PEQUENAS CENTRAIS FOTOVOLTAICAS – 99
4.1. Introdução – 99
4.2. O efeito fotovoltaico – 100
4.3. Sistemas fotovoltaicos – 102
4.3.1. Área de iluminação – 104
4.3.2. Módulos fotovoltaicos – 104
4.3.3. Estrutura de alumínio – 104
4.3.4. Controlador de carga – 105
4.3.5. Banco de baterias – 105
4.3.6. Indicador do nível de carga da bateria – 105
4.4. Aplicações da energia solar fotovoltaica – 105
4.4.1. Iluminação residencial – 105
4.4.2. Iluminação pública – 106
4.4.3. Campismo – 106
4.4.4. Sinalizador estroboscópico – 106
4.4.5. Iluminação de embarcações fluviais e marítimas – 106
4.4.6. Cerca elétrica – 106
4.4.7. Telecomunicações – 107
4.4.8. Suprimento de água e sistemas de microirrigação – 107
4.4.9. Suprimento de energia elétrica – 110
4.4.10. Conservação de alimentos e medicamentos – 110
4.4.11. Controle de pragas – 111
4.5. Reflexos econômicos da energia fotovoltaica – 111
4.6. Referências – 113

Capítulo 5 - PEQUENAS CENTRAIS DE ENERGIA TÉRMICA SOLAR – 117
5.1. Introdução – 117
5.2. Energia térmica solar – 117
5.2.1. A canaleta parabólica – 119
5.2.2. A torre de energia – 120
5.3. Aquecimento de água por energia solar – 121
5.4. Aquecimento de água para uso doméstico – 124
5.4.1. O fogão solar – 125
5.5. Análise econômica do uso da energia solar – 126
5.6. Referências – 127

Capítulo 6 - PEQUENAS CENTRAIS A BIOGÁS – 129
6.1. Introdução – 129
6.2. O biogás – 129
6.2.1. Produção do biogás – 131
6.2.2. Vantagens e desvantagens da produção do biogás – 132
6.3. A biomassa – 134
6.4. O biocombustível – 136
6.5. Formação biológica do biogás – 138
6.6. Fatores que afetam a biodigestão – 139
6.7. Características do biodigestor – 141
6.8. Construção do biodigestor – 142
6.9. Geração de eletricidade usando o biogás – 144
6.10. Horizontes da biomassa – 146
6.11. Referências – 148

Capítulo 7 - PEQUENAS CENTRAIS A ÓLEO DIESEL – 151
7.1. Introdução – 151
7.2. O motor diesel – 152
7.3. Principais componentes de um motor diesel – 153
7.3.1. Peças fixas – 153
7.3.2. Peças móveis – 153
7.3.3. Órgãos auxiliares – 154
7.4. Conceitos básicos sobre motores a diesel – 154
7.4.1. Ciclo Diesel – 155
7.5. Utilização dos motores diesel de quatro tempos – 156
7.6. Combustão no motor de ignição espontânea – 156
7.7. O ciclo atual nos motores diesel – 158
7.8. Perdas relativas ao tempo nos motores diesel – 159
7.9. Temperaturas do ciclo diesel – 159
7.10. Classificação dos motores diesel – 159
7.11. Regulação dos motores diesel – 161
7.12. Tipos de bombas de injeção de combustível – 161
7.12.1. Bomba com regulação por retrocesso livre – 161
7.12.2. Bomba com regulação por controle de percurso – 161
7.12.3. Bombas com regulação por retrocesso estrangulado – 162
7.13. Condições elétricas dos geradores acionados por motores diesel – 162
7.14. Referências – 166

Capítulo 8 - PEQUENAS CENTRAIS COM CÉLULAS A COMBUSTÍVEL – 167
8.1. Introdução – 167
8.2. As células a combustível – 168
8.3. Tecnologias de fabricação para geração comercial – 170
8.4. Cuidados com o sistema reformador – 176
8.5. Vantagens e desvantagens fundamentais das células a combustível – 176
8.6. Perspectivas atuais de utilização – 178
8.7. Desempenho das células a combustível – 180
8.8. Produção e armazenamento de hidrogênio – 181
8.9. Aspectos do hidrogênio como combustível – 182
8.10. Referências – 183

Capítulo 9 - PRINCÍPIOS DA GEOTERMIA SOLAR – 185
9.1. Introdução – 185
9.2. A energia geotérmica profunda – 187
9.3. A energia geotérmica superficial – 188
9.4. Troca de calor com a natureza – 190
9.4.1. Troca de calor com águas superficiais – 191
9.4.2. Troca de calor com circulação de fluido – 191
9.5. Trocadores geotérmicos de calor – 191
9.5.1. Serpentinas horizontais – 193
9.5.2. Serpentinas verticais – 193
9.5.3. Serpentinas mistas – 194
9.5.4. Serpentinas pressurizadas com bomba de calor – 195
9.6. Troca de calor com a habitação – 197
9.7. Referências – 198

Capítulo 10 - OUTRAS PEQUENAS CENTRAIS DE ENERGIA ELÉTRICA – 201
10.1. Introdução – 201
10.2. Pequenas centrais de termopares elétricos – 201
10.2.1. Termopares – 202
10.2.2. Geração de energia com a utilização de termopares – 205
10.3. Pequenas centrais com ondas do mar – 206
10.3.1. Tecnologias para extração da energia das ondas – 209
10.3.2. Conteúdo de energia nas ondas do mar – 212
10.4. Pequenas centrais que utilizam o movimento das marés – 213
10.5. Pequenas centrais com microturbinas a gás – 216
10.5.1. Eixo da microturbina à gás – 216
10.5.2. Vantagens da microturbina a gás – 218
10.6. Pequenas centrais piezelétricas – 219
10.6.1. Conversão da energia piezelétrica – 220
10.6.2. Aplicações da energia piezelétrica – 223
10.7. Pequenas centrais magneto-hidrodinâmicas – 224
10.8. Referências – 226

Capítulo 11 - PARTES ELÉTRICAS DE UMA PEQUENA CENTRAL – 231
11.1. Introdução – 231
11.2. Equipamentos auxiliares – 231
11.2.1. Quadros de comando – 232
11.2.2. Dispositivos de proteção – 232
11.2.3. Subestações – 234
11.2.4. Linhas de alimentação (transmissão e distribuição) – 234
11.2.5. Sistemas de armazenamento de energia elétrica – 235
11.3. Geradores de energia elétrica – 244
11.4. Gerador de indução – 247
11.4.1. Conexão e desconexão da rede elétrica – 249
11.5. Geradores de indução autoexcitados – 251
11.5.1. O fenômeno da autoexcitação – 253
11.6. Relação entre os geradores monofásico e trifásico – 255
11.7. Características do rotor e do gerador – 256
11.8. Controles de frequência e de tensão nos geradores de indução autoexcitados – 258
11.8.1. Controle de frequência – 260
11.8.2. Controle de tensão – 261
11.8.3. Injeção de energia na rede – 262
11.9. Gerador a ímãs permanentes – 266
11.9.1. Princípios de operação do PMSG – 267
11.9.2. Vantagens e desvantagens do PMSG – 269
11.10. Análise econômica – 270
11.11. Referências – 273

Capítulo 12 - SISTEMÁTICA PARA IMPLANTAÇÃO DE MICROUSINAS HIDROELÉTRICAS – 277
12.1. Introdução – 277
12.2. Sistemática para implantação de microusinas hidrelétrica – 277
12.2.1. Barragem – 278
12.2.2. Captação da água – 279
12.2.3. Conduto de água – 279
12.3. Dimensionamento hidráulico – 280
12.3.1. Seleção do diâmetro adequado – 280
12.3.2. Queda líquida e perdas de carga – 281
12.4. Referências – 285

Capítulo 13 - PEQUENAS CENTRAIS, SUAS PERSPECTIVAS E O MEIO AMBIENTE – 287
13.1. Introdução – 287
13.2. Classificação das pequenas centrais quanto às causas e efeitos – 290
13.3. Impacto das pequenas centrais sobre o meio ambiente – 291
13.3.1. Pequenas centrais hidroelétricas – 292
13.3.2. Pequenas centrais eólicas – 293
13.3.3. Pequenas centrais solares – 294
13.3.4. Pequenas centrais a biogás e biocombustíveis – 295
13.3.5. Pequenas centrais térmicas – 296
13.3.6. Pequenas centrais com células a combustível – 297
13.3.7. Aproveitamento da energia geotérmica – 298
13.4. Necessidade da produção de energia a partir das fontes renováveis – 299
13.5. Formas de produção energeticamente sadias – 303
13.6. Referências – 306

Índice remissivo – 309

Autor: Felix Alberto Farret
Ano: 2014
Número de Páginas: 320
Tamanho: 16,5 x 22,5 cm
Editora: Ufsm
Acabamento: Brochura
ISBN: 978-85-7391-205-0