CAPÍTULO X. FONTES E TECNOLOGIAS DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA PARA ATENDIMENTO A COMUNIDADES ISOLADAS

Mauro Moura Severino
Marco Aurélio Gonçalves de Oliveira

RESUMO

Até os dias atuais, os sistemas elétricos convencionais não conseguiram garantir o suprimento sustentável de energia elétrica a todos os habitantes do planeta, em especial àqueles que vivem em comunidades isoladas, nas quais não há a possibilidade de alimentação elétrica por conexão a rede elétrica de distribuição existente. Esse fato, associado ao enorme avanço tecnológico dos últimos anos, abriu razoável espaço para a expansão da geração distribuída (GD), que tem como um de seus principais focos o fornecimento de energia elétrica a quem ainda não tem acesso a ela. No Brasil, que tem relevante parcela de sua população ainda sem suprimento de energia elétrica, a discussão acerca desse tema é imprescindível. A necessidade de se minimizarem os custos de geração conduz à exploração de fontes que utilizem recursos naturais renováveis abundantes e gratuitos, como é o caso, em muitas regiões do Brasil, da radiação solar e da água. Reconhecendo isso, este capítulo apresenta e discute as tecnologias de geração de energia elétrica, para atendimento a essas comunidades, que envolvem geração fotovoltaica e geração por meio de célula a combustível, usuárias da radiação solar e do gás hidrogênio obtido por meio da hidrólise da água.

Palavras-chave: Geração distribuída, Comunidades Isoladas, Geração Fotovoltaica, Célula a Combustível, Hidrogênio.

10.1 INTRODUÇÃO

Segundo Severino (2008), a geração distribuída (GD) não está associada a nenhuma fonte primária de energia específica, renovável ou não-renovável, tradicional ou não-tradicional, nem a alguma tecnologia específica de conversão de energia da forma não-elétrica para a forma elétrica. Sendo assim, a GD pode ocorrer, em princípio, a partir de qualquer tipo de fonte primária de energia, que será utilizada em um processo de geração de energia elétrica que empregue qualquer tecnologia. No caso de sistemas híbridos, são, via de regra, utilizadas mais de uma fonte primária e/ou mais de uma tecnologia de geração. Todavia, é necessário esclarecer que algumas tecnologias de geração de energia elétrica estão inequívoca e definitivamente vinculadas a uma única fonte primária de energia, como é o caso dos painéis fotovoltaicos, que sempre gerarão energia elétrica pela conversão da energia proveniente da radiação solar.

Alguns autores sintetizam informações que permitem comparações entre as diferentes formas de GD. Essas informações permitem o início da discussão relativa ao assunto e a visualização mais abrangente de muitas dessas formas, conforme exemplos a seguir.

Na literatura especializada da área, são citadas, com diferentes classificações, diversas fontes primárias de energia e tecnologias passíveis de serem utilizadas para a GD, que incluem: pequenas turbinas a gás, motores recíprocos associados a geradores síncronos ou de indução, energia geotérmica, pequenas centrais hidrelétricas (PCHs), energia eólica, energia solar-fotovoltaica, energia solar-térmica, células a combustível, armazenamento em baterias, capacitores, volantes de inércia e supercondutores, microturbinas a gás, co-geração, heliotérmica, energia dos oceanos, energia das marés, energia das ondas, motores stirling, turbinas a gás convencional, motores alternativos de combustão interna, motores de combustão interna, gás natural, biomassa, biogás, biodiesel, hidrogênio e, é claro, todos os sistemas híbridos que resultarem da combinação de mais de uma das anteriores.

O quadro 01 (R.W. Beck & DISTRIBUTED UTILITIES ASSOCIATES apud RODRÍGUEZ, 2002) apresenta diversas tecnologias associadas a fontes de combustível e ao modo de conexão com a rede elétrica, classificando-as quanto ao porte. O quadro 02, por sua vez, apesar de não tratar especificamente de GD, traz informações relativas ao que os respectivos autores consideram fontes alternativas de energia elétrica, o que permite comparar diversas características delas.

Apenas com esses exemplos, fica fácil constatar-se que é muito grande a quantidade de informações importantes a serem analisadas para o bom entendimento acerca desse assunto, haja vista a enorme diversidade de possibilidades de combinação entre fontes de energia e tecnologias.

Outros autores tentam classificar a GD sob o foco da associação entre fonte primária de energia e tecnologia empregada, produzindo diagramas como o mostrado na Figura 01, apresentada por El-Khattam e Salama (2004), que adiciona, aos aspectos já citados, o da tradição. Diagramas desse tipo são muito úteis no entendimento completo de um determinado projeto de GD: no caso em tela, os autores afirmam ter interesse em focar as microturbinas e as células a combustível. Todavia, para se fazer uma classificação global, envolvendo todos os tipos de fontes e de tecnologias, esse tipo de diagrama apresentaria muitos senões e restrições, como exemplificado na Figura 01, ou se tornaria tão grande e complexo a ponto de inviabilizar a sua utilização.

Em razão disso, Severino (2008) classificou a GD quanto a fontes e tecnologias de forma separada e, quanto às tecnologias, de modo bem mais simples que o proposto na Figura 01, pois essa complexidade, via de regra, não traz benefícios. Na Figura 01, as siglas vinculadas a células a combustível designam tecnologias diferentes desse equipamento, que serão descritas posteriormente.

Considerando toda essa diversidade, foi feita a opção de se descrever aqui, com detalhamento suficiente, apenas as formas de GD que envolvem geração fotovoltaica e geração por meio de célula a combustível. Isso se justifica pelo fato de que, em comunidades isoladas, sem possibilidade de alimentação elétrica por conexão a rede elétrica de distribuição existente, é relevante estudar a possibilidade de atendimento por meio de fontes alternativas com suprimento abundante, como é o caso, em muitas regiões do Brasil, da radiação solar e da água, insumo essencial para a obtenção, por meio da hidrólise, do gás hidrogênio a ser utilizado nas células a combustível.