A study of the nuclear natural resources utilization in open and closed fuel cycles: nuclear energy a sustainable and renewable source of energy

In this work, the use of natural resources was analyzed using a simplified methodology and assuming calculation conditions close to the real ones, to assess the sustainability of the nuclear source and the efficiency in the use of these resources. For the analysis of open fuel cycles, four reactors were selected, these being the Pressurized Water Reactor (PWR) and Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR), two Generation II reactors commonly used until today, the advanced Generation III reactor AP1000 and the conceptual reactor AP-Th 1000. For closed fuel cycles, the variation of the utilization of the natural resource alongside with the variation of the conversion factor were evaluated, parameterized by the burnup. It was observed that the Generation II reactors use only 1% of the natural resources and, despite technological advances, the Generation III reactor did not show a significant increase in comparison to the former. Although the closed fuel cycle includes recycling the burnt fuel from thermal reactors, it exploits only about 10% of the resources. Major improvements are observed in Fast Breeder Reactors, being able to obtain a use of almost 100% with the increase of the burning and the minimization of losses. Although the feasibility of using thorium as a nuclear fuel has been proven, it would be better used in a closed cycle, as in the self-sustainable Liquid Fluoride Thorium Reactor (LFTR), a Generation IV reactor that can transform the nuclear energy in a sustainable and renewable source of energy.

Compatibilização das classificações do IBGE e do MME para a projeção da demanda de energia dos segmentos industriais energo-intensivos

Este trabalho apresenta uma proposta de compatibilização entre a Classificação Nacional das Atividades Econômicas (CNAE), do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e a classificação do Balanço Energético Nacional (BEN), do Ministério das Minas e Energias (MME), necessária para se construir séries de valores adicionados dos setores e segmentos industriais energo-intensivos. Aplicando-se o modelo integrado de Equilíbrio Geral e Desagregação Estrutural (MEG-DES) a essa base de dados obtém-se projeções da demanda industrial de energia. À guisa de ilustração da aplicação dessa metodologia, são apresentadas projeções da demanda de energia do setor químico e de seus segmentos para o ano de 2026, em cenários de crescimento econômico e de consumo energético tendenciais e alternativos.

The process of rural electrification in developing countries: systemic analysis based on the understanding of policies of Brazil and China

The present article, based on a systemic approach, analyzed rural electrification policies and programs in China and Brazil, two countries that have already reached 99% of the population receiving electricity in rural areas. This analysis was focused on four macro-factors (governance, funding, implementation and monitoring and technological available), which together collaborated in a positive or negative way for the evolutionary process of rural electrification policy. The study allowed to conclude that a clear priority was given to macro-factors funding (mainly public) and available technologies, which made possible the advances in rural electrification but undermined the reliability of the system and its relationship with local income generation processes. In the case of China local participation (utilities, energy and population) was observed, but with negative points for governance and monitoring. In the Brazilian case, the bottleneck remains the Amazon region, which requires structures based on the macro factors that are dimensioned for the region. Finally, a decision-making framework was set up based on scenarios for rural electrification in developing countries, showing that it is possible to maintain the rural electrification process from the strong funding structures and available technologies, but the deadline for universalization will have no set term if there are no solid structures of governance and management at the local level.

Avaliação do potencial de geração de gás e óleo não convencional dos folhelhos negros da formação Irati na região de Goiás e Mato Grosso, Centro-Oeste do Brasil

Esse artigo propõe-se a avaliar o potencial de geração de gás e óleo não convencional (shale gas e shale oil) dos folhelhos negros da Formação Irati na região de Goiás e Mato Grosso, Centro-Oeste do Brasil, através da caracterização de geoquímica orgânica dos folhelhos, determinação do potencial gerador e grau de maturação da matéria orgânica dos folhelhos. Os resultados da pesquisa mostram que os valores de COT variam de 0,04 a 3,52% com média de 1,31%, o que lhes confere um bom potencial gerador de hidrocarbonetos na área de estudo. Foram encontrados valores no pico S2 que variam de 5,13 a 63,13 mg HC/g de rocha para a maioria das amostras estudadas pela pirólise Rock - Eval, conferindo-lhes um bom a excelente potencial petrolífero. Os folhelhos apresentam querogênio do tipo I, II e IV, com predomínio do querogênio do tipo II e IV. Estudos de maturidade térmica da matéria orgânica (querogênio) com base nos valores de Tmax, IH, IP e Ro, indicam seu grau como imaturo (com baixo nível de conversão em hidrocarbonetos) a supermaturo (zona de gás seco). Amostras que alcançaram a janela de geração de gás seco não possuem potencial para geração de hidrocarbonetos, uma vez que apresentam querogênio do tipo IV, que evidencia baixo poder de preservação da matéria orgânica durante o intenso magmatismo ocorrido no Mesozóico (Jurássico/Cretáceo). A maioria das amostras analisadas apresentam bom potencial para shale gas e/ou shale oil, porém as condições de temperatura e pressão durante a diagênese não foram suficientes para a maturação da matéria orgânica nos folhelhos. Os procedimentos metodológicos aplicados para a realização do mesmo basearam-se na pesquisa bibliográfica; trabalho de campo e amostragem; análises laboratoriais; análise e discussão dos resultados.

Avaliação dos impactos socioambientais gerados na implantação de pequenas centrais hidrelétricas e usinas hidrelétricas de médio porte

Este trabalho tem como objetivo avaliar o impacto social e ambiental devido à instalação de PCHs e UHE em pequenos municípios, localizada na Região Metropolitana do Vale do Paraíba (RMVALE) no Estado de São Paulo. A pesquisa utiliza um método comparativo de dados relacionados ao desenvolvimento humano, impostos sobre serviços de qualquer natureza, compensação financeira e o produto interno bruto dos municípios, que são disponibilizados de forma on-line pelos órgãos oficiais. Observou-se o aumento das contribuições socioeconômicas com maior expressividade no período das obras, verificou-se também que para o desenvolvimento local a compensação financeira é extremamente importante, uma vez que, este recurso é geralmente aplicado na sociedade, no entanto, pequenas centrais hidrelétricas estão isentas de pagamento e prejudicam estados e municípios. Mas para o socioambiental, ambos os tipos de empreendimentos hidrelétricos causam impactos ambientais, extraem seus recursos hídricos e deixam de possuir outras possíveis atratividades para economia local.

Uma breve revisão sobre a indústria sucroalcooleiro Brasil com enfoque no potencial de geração de energia

O Brasil é o principal produtor de cana-de-açúcar no mundo e a indústria sucroalcooleira é um dos principais pilares da economia Brasileira. Na indústria sucroalcooleira são produzidos dois resíduos com altíssimo potencial de geração de energia: o bagaço e a vinhaça. O bagaço é usado para geração de energia por meio de sua combustão e a vinhaça, pela combustão do biogás produzido pela digestão anaeróbia desta. Neste contexto, o presente artigo apresenta uma breve revisão da indústria da cana no país com enfoque sobre estes dois resíduos e seu potencial energia, levantando discussões sobre as atuais utilizações e as potencialidades de ambos. As discussões aqui levantadas podem ser utilizadas para fomentar debates e pesquisas sobre o aproveitamento energético destes resíduos no país.

Investimento em infraestrutura energética e o crescimento econômico brasileiro no período de 2003 a 2018

O desenvolvimento socioeconômico de um país provém de diversos fatores, um deles é o investimento em infraestrutura. Tal afirmativa pode ser resultado de um impacto direto que a infraestrutura causa em, praticamente, todo o processo produtivo, acarretando em retornos crescentes nos insumos (capital e trabalho) e nos investimentos privados, interferindo, assim, na industrialização, na elevação do nível de emprego e na renda da população. A fim de corroborar com essa afirmação, o objetivo deste trabalho é investigar se existe relação entre investimento em infraestrutura e crescimento econômico no Brasil, enfatizando o setor de energia elétrica no período de 2003 a 2018. Para esse propósito, estimou-se o modelo de Vetor Autorregressivo (VAR). Os resultados indicam que existe uma relação significativa entre o consumo de energia elétrica e o crescimento econômico brasileiro. Desta forma, o investimento em infraestrutura energética se torna condição necessária para que o crescimento econômico seja alavancado no Brasil.

O uso da dinâmica de sistemas para apoio ao planejamento elétrico brasileiro

O consumo energético mundial vem mostrando padrões de crescimento sistemático, exigindo assim uma capacidade cada vez maior de produção e distribuição de energia elétrica. No cenário brasileiro, devido à alta participação hidrelétrica na matriz elétrica brasileira, diversos riscos podem incidir, o que requer o planejamento de expansão e diversificação desse setor. Dentre os modelos para planejamento de sistemas de energia, destacam-se os baseados em Dinâmica de Sistemas (DS). Este artigo verifica a existência de estudos envolvendo a aplicação do método de DS no planejamento do sistema elétrico nacional, com foco no uso de recursos energéticos renováveis (RER). O levantamento bibliográfico a partir da base Scopus, indica poucas publicações relacionadas ao cenário brasileiro, assim como envolvendo a segurança energética em modelos de DS em nível internacional. Dessa forma, este trabalho contribui ao propor um modelo inicial para análise dinâmica da diversidade e segurança do setor elétrico brasileiro baseando-se em RER.

Análise da influência da estratégia de modelagem na predição da concentração do licor preto Kraft queimado em caldeiras de recuperação

Plantas modernas de obtenção de celulose possuem como principal combustível para a geração de energia térmica e elétrica o licor preto. Este necessita passar por um sistema de evaporadores de múltiplo efeito para que seu teor de sólidos aumente até cerca de 80%. Possíveis alterações no processo de evaporação que vise aumentar a eficiência dos mesmos são de grande interesse industrial. Neste trabalho foram comparadas duas estratégias de modelagem empregadas na descrição dos evaporadores de múltiplo efeito de uma fábrica de celulose, com o intuito de identificar a estratégia mais apropriada sob o ponto de vista energético. Numa abordagem, considerou-se que a massa de licor preto se mantém constante no interior do evaporador, enquanto na outra admitiu-se que o volume de licor preto permanece inalterado. As abordagens apresentaram resultados claramente distintos, quando faixas amplas de variação de concentração de licor preto (≥ 31%) foram empregadas em num mesmo evaporador. Para faixas mais restritas (≤ 10%) as abordagens apresentaram perfis semelhantes de concentração. Portanto, para uma variação de concentração de licor preto no evaporador menor ou igual a 10% ambas as abordagens podem ser empregadas sem perda energética para o processo.

Análise energética de uma usina nuclear com reator BWR e estudo comparativo com a usina nuclear Angra 2 do modelo PWR

Uma usina nuclear gera energia elétrica através de reações nucleares que ocorrem controladamente em um reator. Este tipo de termoelétrica vem se destacando como uma importante fonte de energia elétrica, principalmente, a elevados fatores de capacidade, domínio da tecnologia e emissão de pequenas quantidades de gases que influenciam no efeito estufa. Os reatores de água fervente (Boiling Water Reactor - BWR) representam 18% do total de reatores nucleares existentes do mundo ficando apenas atrás dos reatores de água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR). Neste trabalho é apresentado um estudo investigativo onde foi realizada uma análise energética sobre a central nuclear de LaSalle e seus equipamentos. Foi feita, também, uma comparação com os dados encontrados por SIQUEIRA (2016) que realizou um estudo da usina nuclear de Angra 2 do tipo PWR. A usina nuclear analisada é do tipo BWR, com uma capacidade de geração de 1144 MW. A eficiência encontrada do ciclo da planta foi de 34,6%, valor ligeiramente superior ao resultado encontrado num PWR. No entanto, esta diferença se torna significativa quando tem-se que essas centrais funcionam com capacidade superior à 1000MW.