Fontes alternativas de energia: o que são, quais são e como funcionam

Também conhecida como renováveis, as fontes alternativas de energia são responsáveis por realizar uma geração elétrica de baixo impacto ambiental e que também é sustentável.

A energia solar é um exemplo de energia alternativa. Assim, diferente das energias convencionais, as fontes de energia alternativas não usam combustíveis fósseis.

No Brasil, as energias alternativas têm sido usadas há muito tempo, correspondendo a quase 84% de toda a matriz elétrica, porém, no mundo, a situação é outra: apenas 14% da matriz energética mundial é composta por fontes de energia alternativas.

Entenda o que são as energias alternativas, suas fontes e a importância do uso das fontes alternativas de energia no Brasil e no mundo.

O que são fontes de energias alternativas?

As fontes alternativas de energia são matérias-primas produtoras de energia que, diferentemente das energias convencionais, não utilizam derivados de petróleo e outros combustíveis fósseis para geração de energia.

Quais são as fontes alternativas de energia?

As principais fontes de energia alternativas são:

• energia solar (Sol);
• energia eólica (vento);
• energia hídrica (água);
  
• energia geotérmica (calor interno da Terra);
  
• energia maremotriz (maré);
• energia ondomotriz (ondas do mar);
• energia nuclear (núcleos atômicos);
• biocombustíveis (etanol e biodiesel).

Energia solar

É a luz do Sol como fonte de energia.

Energia eólica

A força dos ventos para geração de energia.

Energia hídrica, hidráulica ou hidrelétrica

Utilização da água para geração de eletricidade.

Energia geotérmica

O calor interno da terra é usado como fonte de energia.

Energia maremotriz

A força das marés gera energia.

Energia ondomotriz

A força das ondas como fonte de energia.

Energia nuclear

Transformação de núcleos atômicos em energia.

Biocombustíveis

Utiliza materiais orgânicos para geração de energia.

Quais são as fontes de energia alternativas para geração de energia elétrica?

As fontes de energia alternativas para geração de energia elétrica são:

• energia solar (Sol);
• eólica (ventos);
• maremotriz (maré);
• hídrica (força das águas);
• geotérmica (calor interno da Terra).

Já o etanol e o biodiesel são fontes alternativas a combustíveis, como o gás natural, petróleo e carvão.

Como funcionam as fontes alternativas de energia?

As fontes de energia alternativas funcionam de maneira variada, dependendo da matéria-prima que está sendo utilizada, como, por exemplo, a energia solar, que capta a luz do sol e a transforma em eletricidade, ou a biomassa, que pode ser usada como substituta ao petróleo.

Existem, por exemplo, fontes de energia que usam o calor da Terra ou a força do movimento das ondas. Essas são chamadas de energia geotérmica e ondomotriz, respectivamente.

Por não utilizarem combustíveis fósseis, a captação desses tipos de energia pode se dar por meio de processos mais elaborados. Abaixo, explicaremos quais são e como funcionam as fontes alternativas de energia.

O que são energias alternativas?

Energias alternativas são aquelas que substituem as energias convencionais (que utilizam combustíveis fósseis), gerando menor impacto ambiental com consumo consciente, principalmente em relação às emissões de dióxido de carbono (maior responsável pelo aquecimento global).

Quais são os tipos de energias alternativas?

Os tipos de energia alternativa são:

• energia solar;
• energia eólica;
• energia hídrica;
• energia maremotriz;
• energia ondomotriz;
• energia geotérmica;
• energia nuclear;
• energia de biomassa.

Energia solar

Provavelmente, a mais popular de todas as fontes alternativas de energia, a energia solar utiliza um dos recursos mais abundantes do nosso planeta: a luz do Sol. Atualmente, existem duas tecnologias que permitem a captação de energia proveniente da luz solar, a fotovoltaica e a energia térmica ou heliotérmica.

Como funciona

A captação fotovoltaica funciona com a utilização de painéis solares, responsáveis por captar a luz solar e convertê-la de corrente contínua para alternada em energia elétrica por meio do inversor solar. Esse tipo de instalação é muito utilizada em projetos comerciais e residenciais.

Projetos

Entre os projetos de energia alternativa, está o projeto de energia solar, que engloba a aquisição de equipamentos e instalação de um sistema fotovoltaico. Para realizá-lo, é imprescindível contar com profissionais especializados no ramo, uma vez que o processo conta com diversas etapas específicas. 

Em primeiro lugar, o profissional deve ter conhecimento sobre os componentes de um kit fotovoltaico, sendo capaz de fazer o dimensionamento inicial do projeto. Depois, é feita a inspeção técnica da unidade consumidora, onde o projetista coleta dados importantes e faz uma análise preliminar. 

Após essas fases, ocorre o dimensionamento final, que permite a obtenção de diversas informações que são incluídas no documento que é enviado à distribuidora, como eficiência da célula fotovoltaica, o quanto de energia se deseja gerar e o levantamento do consumo de energia médio anual do imóvel. 

Por fim, com toda a documentação em mãos, inicia-se a etapa de solicitação do acesso à rede. Então, a distribuidora realiza uma avaliação do projeto de energia solar de forma a autorizar a instalação.

Benefícios

A energia solar fotovoltaica está sendo cada vez mais utilizada em nosso país. Trata-se da fonte alternativa de energia elétrica mais viável para empresas e residências e conta com uma perspectiva brilhante para as próximas décadas. Confira as principais vantagens da energia solar a seguir.

1. A energia solar é a fonte de energia que mais cresce no mundo nos últimos anos.
2. As placas fotovoltaicas são recicláveis e duram mais de 25 anos.
3. O preço de instalação da energia solar é mais barato em relação à compra de um carro popular, além de valorizar o seu imóvel, a sua marca e lhe economizar milhares de reais.
4. Energia fotovoltaica é tecnologia, dessa forma, sua eficiência vem aumentando, e o preço de placas solares e de outros equipamentos vem caindo.
5. Você pode instalar um gerador de energia solar em sua casa sem usar baterias.
6. Você pode trocar créditos de energia com a sua distribuidora e economizar até 95% em sua conta de luz.
7. Gerar energia no seu telhado é a forma mais eficiente de produzir energia, pois você gera no ponto de consumo e reduz investimentos em linhas de transmissão.
8. Mesmo em dias nublados ou chuvosos, é possível produzir energia solar.
9. É fácil descobrir quanto custa para instalar energia solar, basta utilizar nossa calculadora solar.
10. É possível encontrar linhas de financiamento de energia solar com taxas acessíveis.

Custos

Para calcular o custo de um projeto de energia solar, é preciso levar em conta uma gama de fatores, visto que o cenário varia conforme os dados obtidos no dimensionamento. 

No entanto, é possível estimar valores médios: em um sistema pequeno, com potência de 2 kWp e faixa de consumo mensal de 250 a 350 kWh/mês, o preço médio é de aproximadamente R$ 7.740. Um sistema médio, com potência de 4 kWp e faixa de consumo mensal de 550 a 660 kWh/mês, possui um preço médio de R$ 12.680. Já um sistema grande, com potência de 8 kWp e faixa de consumo mensal de 1000 a 1100 kWh/mês, conta com um preço médio de R$ 21.360.

Além disso, o projeto fotovoltaico somente pode ser assinado por um engenheiro eletricista ou um técnico industrial. Esse último pode projetar, executar e inspecionar qualquer tipo de sistema solar de até 800 kVA.

Energia eólica

Essa energia é gerada por meio da força dos ventos. Para a captação desse tipo de energia, hélices são fixadas no topo de altas torres. Seu movimento, de acordo com a intensidade dos ventos, é capaz de gerar uma força motriz que, com o auxílio dos aerogeradores, é convertida em energia elétrica de maneira limpa e muito simples. Essa é uma fonte de energia muito eficiente, que não gera impactos ambientais negativos ou poluição.

Energia hidrelétrica

Sendo uma das fontes de energia limpa mais utilizadas no Brasil, a energia hidrelétrica é gerada por meio do movimento da água, passando pelas turbinas internas de uma represa. Cada uma dessas turbinas tem um gerador individual, que é capaz de transformar energia mecânica em energia elétrica.

Essa captação usa rios como recursos principais. Toda água que passa pelas turbinas é utilizada para geração de energia, portanto, não existem desperdícios.

Ao final do processo, a energia gerada passa pelas linhas de transmissão diretamente para o Sistema Interligado Nacional e, então, para as companhias distribuidoras, que são responsáveis por destinar a energia ao consumidor final.

Energia geotérmica

A energia geotérmica é originada pelo calor interno da Terra, seja para o aquecimento ou geração de energia elétrica. Portanto, seu processo ocorre por meio da água quente ou vaporizada, através de tubos específicos para a ação, direcionando, então, o vapor sob alta pressão.

Em seguida, o vapor liberado realiza a movimentação das turbinas para que o gerador comece a produzir energia elétrica de forma alternativa, podendo ser armazenado e aproveitado posteriormente também, quando convertido em água.

Também conhecida como energia geotermal, esse tipo de captação de energia destina-se a converter o calor proveniente do magma terrestre em energia elétrica, por meio do conhecimento adquirido nas áreas da Química e da Geologia.

Uma das maneiras mais comuns de se gerar energia geotérmica é fazendo o uso das águas termais e de seu vapor. Para captação de energia, o solo é perfurado e o vapor é transportado por meio de tubulações para as instalações da usina. Nessa etapa, o vapor movimenta as pás das turbinas e essa movimentação gera a energia elétrica. 

Essas usinas não realizam a queima de combustíveis fósseis de nenhum tipo, portanto, essa é uma maneira limpa e renovável de se gerar energia. Suíça e Nova Zelândia são os dois países com as maiores usinas geotérmicas do mundo.

Energia ondomotriz

A energia ondomotriz é uma forma de energia transportada por qualquer tipo de onda em propagação, resultada pela ação do vento na superfície do mar, em energia elétrica.

Nas últimas décadas, muitas técnicas para a captação desse tipo de energia têm sido desenvolvidas, embora nenhuma esteja, ainda, disponível para ser comercializada. Dentre as captações mais populares, estão os dispositivos shoreline, nearshore e offshore. Essa fonte de energia é especialmente útil para países que, como o Brasil, possuem extensas áreas costeiras em seu território.

Energia maremotriz

A energia maremotriz é capaz de gerar energia elétrica por meio da diferença de altura entre marés de alto e baixo porte, desde que a diferença seja de 7 metros entre as duas. O aproveitamento dessa energia é feito por meio de centrais elétricas. Como o movimento das marés é um recurso inesgotável, essa é também uma boa opção de captação para países com amplas áreas costeiras.

Energia nuclear

A energia nuclear utiliza urânio e tório como seus principais recursos. Nesse processo, ambos os componentes são transformados em núcleos atômicos que reagem de maneira que esquentam, e o vapor da reação move turbinas, que são as responsáveis por gerar energia.

Esse tipo de captação de energia não libera gases de efeito estufa e atua independentemente de fatores climáticos, mas possui alto risco de contaminação radioativa em casos de acidentes.

Energia de biomassa

Esse tipo de captação de energia usa a queima de materiais orgânicos, como o bagaço da cana-de-açúcar, álcool, madeira, palha de arroz, óleos vegetais, entre outros. O processo pode ser termoquímico, que inclui liquefação, gaseificação, transesterificação e pirólise; processo biológico, que conta com fermentação e digestão anaeróbica; e combustão direta, que envolve demais processos físicos, tais como corte, quebra e secagem.

A queima desses materiais libera gases poluentes na atmosfera, que são absorvidos no cultivo das matérias-primas, compensando os impactos ambientais. Por isso, essa é considerada uma fonte de energia alternativa.

Etanol

O etanol é um combustível alternativo aos convencionais, como gás natural, petróleo e carvão. Ele é produzido também a partir de matérias-primas orgânicas, como a cana-de-açúcar, o milho e a mandioca.

Biodiesel

Esse é considerado um biocombustível porque é produzido, quase que completamente, por óleos vegetais. Sua função é substituir o diesel, utilizado em qualquer veículo com motor a diesel. Ele pode ser obtido por meio de processos como esterificação, transesterificação ou craqueamento.

Biogás

Composto por material inflamável, o biogás é produzido a partir da composição de dióxido de carbono e metano, por meio da combinação de bactérias fermentadoras de matéria orgânica. Nesse caso, sua utilização é feita em redes de gás natural, servindo como combustível de veículos.

No processo de geração de energia do biogás, a energia mecânica – gerada por meio de um processo de combustão controlado – é transformada em energia elétrica por meio de um gerador.

Quais os benefícios das fontes de energia alternativa?

• Benefícios ambientais.
• Energia para gerações futuras.
• Empregos e economia.
• Segurança energética.

Todos os dias, o mundo produz dióxido de carbono, que é liberado para a atmosfera da Terra, permanecendo lá por centenas de anos. Isso contribui amplamente para o aquecimento global e para as mudanças climáticas que estamos vivendo (chuvas extremas e secas desastrosas).

Por isso, o uso de energia alternativa é importante, pois oferece benefícios ao planeta e à economia. Confira quais são os principais!

Benefícios ambientais

Tecnologias de energias alternativas são fontes de energia que possuem um impacto ambiental muito menor do que as tecnologias convencionais de energia com base em combustíveis fósseis. Desta forma, a energia alternativa contribui para a manutenção e a preservação do meio ambiente.

Energia para gerações futuras

Muitas das fontes de energia alternativas são também renováveis, como é o caso da energia solar e da eólica. Elas não acabarão nunca, enquanto outras fontes de energia são finitas e poderão ser esgotadas algum dia. 

Pensando nisso, investir em energias renováveis e alternativas é o meio mais adequado para que as gerações futuras, como filhos, netos, bisnetos e muitos outros, tenham acesso à energia, e possibilidade de viver em um planeta Terra mais limpo e com sustentabilidade.

Empregos e economia

Ao comparar com tecnologias de combustíveis fósseis, que são tipicamente mecanizadas e de capital intensivo, a indústria de energia renovável utiliza mais mão de obra. Isso significa que mais empregos são criados para cada unidade de eletricidade gerada a partir de fontes alternativas do que de combustíveis fósseis.

Em 2014, o setor de energia eólica gerou 40 mil empregos diretos e indiretos e deve gerar mais 200 mil nos próximos anos para dar conta de todos os projetos em desenvolvimento. O setor de energia solar fotovoltaica deve movimentar R$ 100 bilhões e gerar por volta de 300 mil empregos nos próximos 15 anos.

Segurança energética

O Brasil já investiu muito em hidrelétricas, que são uma excelente fonte de energia alternativa, porém a chave para o sucesso está na diversificação da matriz energética. Após a crise hídrica de 2001-2002, tivemos uma inflação da conta de luz acumulada em 186% em 8 anos.

Atualmente, estamos vivendo o mesmo cenário por falta de planejamento do governo brasileiro. Investindo em energia eólica e em energia solar fotovoltaica teremos um futuro mais seguro, visto que, se o número de chuvas for reduzido, teremos mais energia solar, e vice-versa.

Qual é a diferença entre energias alternativas e energias renováveis?

As energias alternativas são fontes de energia alternativas às que usam combustíveis fósseis, mas que não, necessariamente, se renovam, enquanto as energias renováveis se renovam e podem ser usadas à vontade sem que a fonte se esgote.

Algumas fontes de energia alternativa, como a nuclear, não são renováveis, pois podem ser esgotadas em longo prazo por uso exacerbado, portanto, é possível que fontes de energia se enquadrem tanto como alternativas quanto como renováveis.

Exemplos de fontes de energia renováveis e alternativas

• energia solar;
• energia eólica;
• energia hidrelétrica;
• energia de biomassa;
• energia ondomotriz;
• energia geotérmica.

Leia também: Fontes de energia renováveis e não renováveis

Qual o cenário das energias alternativas no Brasil e no mundo?

No Brasil, 84,25% da matriz elétrica vem de fontes renováveis, como solar, eólica e hidrelétrica, destacando-se no cenário global.

Fontes alternativas de energia no Brasil

Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA), as energias alternativas no mundo somam 14% da matriz energética, enquanto, no Brasil, a situação é outra: 84,25% da matriz elétrica é proveniente de fontes alternativas de energia, como energia solar, hídrica, eólica, biomassa e geotérmica.

As fontes alternativas de energia no Brasil representam 84% da matriz elétrica, sendo a água, o vento, a biomassa e o Sol as mais utilizadas, gerando as energias hídrica, eólica, biocombustível e a energia solar, respectivamente.

Das energias alternativas do Brasil, a energia hidrelétrica é responsável por 55% da geração total, seguida pela energia eólica, com 14,8% de geração, e pela energia de biomassa, com 8,4%.

O Brasil é um dos países mais cotados para a utilização de todo o potencial de fontes alternativas, sobretudo, por questões socioeconômicas, que irão contribuir para a geração de empregos diretos e indiretos com a implementação de sistemas de energia renovável.

Fontes alternativas de energia no mundo

No mundo, a matriz energética é composta majoritariamente por fontes não alternativas, como petróleo, gás natural e carvão, enquanto o Brasil conta com mais fontes de energia alternativas, contribuindo para a redução da emissão dos gases de efeito estufa e minimizando impactos ambientais.

Em oposição às fontes de energia elétrica convencionais, a utilização de energia alternativa no mundo tem ganhado cada vez mais força, como mostram os levantamentos do New Energy Outlook (NEO), em conjunto com mais de 65 especialistas do mercado em 12 países, referentes a uma estimativa de evolução da tecnologia.

Nos últimos estudos, o NEO adicionou um novo panorama em 2 graus, contando com o aquecimento eletrificado e transporte rodoviário, também com a retirada de carvão. Com isso, foram calculadas as novas seções a partir de aspectos como energia a carvão e gás, biogás, células a combustível de hidrogênio, energia nuclear e solar térmica, entre outras.

A análise, portanto, tem como foco a modelagem do Japão em duas grades, bem como resultados subnacionais da tecnologia para a China e a expansão de pesquisas para o Brasil, México, Chile, Turquia e Sudeste Asiático, principalmente.

Desse modo, estima-se que a energia do sol e a do vento corresponderão a cerca de 50% da eletricidade mundial em 2050, auxiliando, inclusive, a incluir o setor de energia em bons níveis em 2030, por serem as mais baratas do mundo. Além disso, foi identificado que investimentos, entre 2020 e 2050, contarão com uma expansão de 12 TW da capacidade de geração (77% para energias renováveis), calculados em US$ 13,3 trilhões.

Em destaque, a energia solar e a eólica serão capazes de minar o carvão e o gás em quase todo o território global. Entre suas formas de utilização, baterias solares estarão cada vez mais em evidência como solução aos consumidores, bem como bicos de gás e sua demanda dinâmica. Com isso, esses dois tipos de energia alternativa poderão atingir mais de 80% de adesão em alguns mercados.

Fonte: ANEEL/2024

Acesse mais informações sobre a matriz energética brasileira.  

Quais as fontes de energia alternativa mais utilizadas no Brasil?

As fontes de energia alternativas mais utilizada no Brasil são:

1. hídrica, com 55%;
2. eólica, 14,8%;
3. biomassa, 8,4%;
4. energia solar, 6,39%;
5. ondomotriz, 0,00003%.

Juntas, elas somam mais de 84% de toda a produção de energia no Brasil vinda de fontes renováveis. As energias alternativas no Brasil têm um papel importantíssimo para a geração de energia em longo prazo. É possível contar com a garantia de que as futuras gerações  poderão utilizá-las, já que são fontes que não se esgotam, além de contribuírem para a preservação do meio ambiente.

O Ministério de Minas e Energias (MME) destaca o crescimento da participação da energia solar, eólica, hidrelétrica e de biomassa, de acordo com o Plano Decenal de Energia 2027, no qual, nos próximos dez anos, estima-se uma média de acréscimo do PIB de, aproximadamente, 2,8% ao ano.

Com isso, serão realizados investimentos de até R$ 400 bilhões no setor de energia elétrica, com R$ 226 bilhões para a geração renovável, advindos principalmente de investimentos em energia solar (R$ 33 bilhões), eólica (R$ 70 bilhões), hidrelétrica (R$ 14 bilhões) e de biomassa (R$ 13 bilhões).

Quais são os tipos de usinas de energia alternativa?

No Brasil, há cinco tipos de usinas de energia alternativa:

1. usinas de energia solar;
2. usinas de energia eólica;
3. usinas de energia hidrelétrica;
4. usinas de energia de biomassa;
5. usinas de energia ondomotriz.

Sendo assim, o nosso país possui uma das maiores concentrações de energia alternativa, contando com benefícios ambientais e econômicos, com geração de empregos e segurança energética.

As usinas de energia alternativa têm a capacidade de atender a diversos tipos de especialidades no segmento industrial de grande porte. Ou seja, elas são responsáveis por gerar energia elétrica por meio do maior aproveitamento em potencial de uma fonte de energia alternativa.

Ainda assim, no Brasil, a energia elétrica é abastecida majoritariamente por meio das usinas hidrelétricas, já que possuem um maior investimento em estrutura e incentivos fiscais. No entanto, as usinas de energia solar têm conquistado espaço em relação aos anos anteriores e são vistas como uma tecnologia em constante crescimento econômico e sustentável.

Dessa forma, existem 27.454 usinas geradoras de energia elétrica espalhadas por todo o território brasileiro, de acordo com dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). Porém, o número total não corresponde a apenas usinas de energia alternativa instaladas, destacando-se sete principais: hidrelétricas (com três subcategorias: pequenas centrais, microcentrais elétricas e de grande porte), térmicas, nucleares, eólicas e solares.

Além disso, podemos dizer que cada usina de energia alternativa possui um objetivo, logo, funciona de maneiras diferentes. Por isso, vamos explicar agora o funcionamento de cada uma dessas cinco fontes de energia alternativa.

1. Usinas de energia solar

As usinas de energia solar têm como finalidade produzir energia elétrica através da captação da luz do Sol, dividindo-se em duas formas: usinas fotovoltaicas e usinas termossolares. Entretanto, a fim de aumentar a participação dessa tecnologia na matriz energética, é preciso analisar a intermitência inerente ao tipo de geração devido aos períodos com insuficiência de luz solar, em que faz-se necessário um planejamento para a complementação de sua segurança energética.

2. Usinas de energia eólica

A conversão da energia dos ventos em energia elétrica é feita por meio de aerogeradores. Portanto, as usinas de energia eólica são fontes de energia alternativa aos combustíveis fósseis e geram eletricidade 100% limpa, além de serem largamente utilizadas em regiões conectadas a redes elétricas ou em lugares isolados.

3. Usinas de energia hídrica

Uma usina hidrelétrica funciona aproveitando o fluxo de água em lagos ou rios para movimentar suas turbinas. A partir disso, a água armazenada em seu represamento possui um desempenho com forte pressão e facilita a conversão de energia mecânica em elétrica. Além disso, há, no Brasil, a Usina de Itaipu, a segunda maior hidrelétrica do mundo, localizada no Rio Paraná, que conta com 14 gigawatts de potência.

4. Usinas de energia de biomassa

As usinas de energia de biomassa utilizam-se de elementos orgânicos, como o bagaço da cana-de-açúcar, madeira e óleos vegetais, para a geração de energia elétrica. Sendo assim, por meio da queima desses materiais, as usinas geram calor para o aquecimento da água e possuem baixo custo para a produção elétrica.

5. Usinas de energia ondomotriz

Ainda pouco utilizada no Brasil, a fonte de energia alternativa por ondomotriz constitui-se da energia gerada por meio do movimento das ondas do mar. Apesar de ainda não ser tão conhecida, trata-se de uma energia com grande potencial de exploração, e que contribui para a preservação do meio ambiente por ser limpa e renovável.

O Portal Solar, a marca de energia solar no Brasil, trabalha para difundir e viabilizar o uso da energia solar no Brasil. Acesse nosso outro conteúdo que fala com mais detalhes sobre a energia solar e entenda por que ela é a melhor solução para sua residência ou empresa.

Veja também: Energia sustentável | Usina eólica | Usina elétrica

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