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A energia fotovoltaica, alternativa limpa e
sustentável. O despertar.
Photovoltaic energy, clean and sustainnable alternative.
Awakening.
Pedro Nunes FARO – Faculdade de Roseira pedro.nunes@faroroseira.edu.br
Sylvio F. Veiga FARO – Faculdade de Roseira Sylvio.veiga@faroroseira.edu.br
Resumo
Organismos evidenciam que a questão da escassez energética tende a se tornar um dos problemas da humanidade. Entender matriz energética, elétrica e a participação da energia fotovoltaica mostra o potencial de crescimento no Brasil; ao evoluir comparando ações nos países líderes na tecnologia, possibilita destacar a oportunidade devido à incidência solar no país; porém, cabe destacar que as resoluções oficiais têm representado um retrocesso na remoção de barreiras e seu desenvolvimento. Assim, contribuir ao despertar sobre a importância relativa da energia fotovoltaica no Brasil, conscientizar sobre a tecnologia ao responder a pergunta: Como começar, despertar e contribuir ao conscientizar sobre a importância dessa tecnologia como alternativa limpa e sustentável na geração de energia? Para o desenvolvimento optou-se por organizar a metodologia desenvolvida com base em pesquisa de caráter bibliográfico exploratório com abordagem qualitativa. Sendo um trabalho descritivo, focaliza o processo de compreensão e esclarecimento.
Palavras chave: energia, fotovoltaica, despertar, conscientização.
Abstrat
Agencies show that the issue of energy scarcity is likely to become one of humanity's problems. Understanding energy and electric matrix and participation of photovoltaics shows the potential growth in Brazil; to evolve comparing actions in the leading countries in technology, makes it possible to highlight the opportunity due to sunlight in the country; however, it is worth noting that official resolutions have represented a backward step in removing barriers and development. To contribute for awakening of the relative importance of photovoltaics in Brazil, raise awareness of the technology to answer the question: How to start, wake up and contribute to the awareness of the importance from this technology as a clean, sustainable alternative for power generation. Considering the development were decided to organize the methodology developed based on bibliographic exploratory study with a qualitative approach. Being a descriptive study focuses on the process of understanding and enlightenment.
Keywords : energy, photovoltaic , awakening, awareness
Introdução
Discorrer e discutir sobre energia é estar alinhado a um dos principais constituintes da sociedade moderna.
Vários autores discutem sobre energia, no entanto a forma mais direta e objetiva dentre eles para tentar descrever energia tem sido resumidamente: Analisar o desenvolvimento econômico e os padrões de vida como processos; complexos e variados, e para acontecerem necessitam de uma fonte de energia para o seu abastecimento.
“Eventos políticos, começando com embargo do petróleo em 1973 e continuando com a Revolução Iraniana de 1979, a Guerra do Golfo Pérsico em 1991 e a invasão do Iraque em 2003, fizeram com que muitos passassem a perceber quanto à energia é crucial para o funcionamento do cotidiano de nossa sociedade”. (HINRICHS, KLEINBACH e REIS, 2015, p. 2).
Vários estudos relembram a escassez dos combustíveis fósseis, e os invernos rigorosos com racionamento de gás natural na década de 70 nos países industrializados. Apesar disso, as crises energéticas dessa década foram quase completamente esquecidas algum tempo depois.
Ao pesquisarmos sobre energia os autores Hinrich, Kleinbach e Reis (2015, p.3) a descrevem “[...] pelo que ela pode fazer. Não podemos ver a energia, apenas seus efeitos; não podemos fazê-la, apenas usá-la; e não podemos destruí-la, apenas desperdiçá-la ou usá-la de forma ineficiente. Ao contrário da comida da moradia, a energia não é valorizada por si própria, mas pelo que pode ser feito com ela [...]”.
Dados relacionados à United States Energy Information Administration - EIA de 2014 relacionam que a demanda global por energia triplicou nos 50 (cinquenta) anos anteriores, e pode mais uma vez triplicar nos 30 (trinta) anos posteriores. Nessas informações o crescimento estava anteriormente intimamente ligado aos países desenvolvidos e industrializados; ainda que 90% (noventa por cento) dessa energia eram oriundas de combustíveis fósseis.
A organização prevê que após 2014, nos cenários dos próximos 30 (trinta) anos, que a maior parte da demanda por energia deve vir de países em desenvolvimento, devido à incessante procura do atingimento de objetivos e metas relacionados ao crescimento desses países.
A United States Energy Information Administration - EIA ilustra suas informações que em torno de 1,4 (um vírgula quatro) bilhões de pessoas da população mundial tem pouco ou quase nenhum acesso à eletricidade e que 2,7 (dois vírgula sete) bilhões dependem de combustíveis tradicionais como a biomassa e resíduos animais.
Em 2004 a organização Greenpro Capital Corporation que representa grande parte das organizações empresariais dos países asiáticos, com experiência comprovada mundialmente; publicou um trabalho relativo a energias limpas. A Figura 1 representa os resultados desse levantamento comparativo energético no mundo. Apesar dessa imagem não trazer informações quantitativas ela demonstra figurativamente as grandes diferenças que aqui procuramos evidenciar.
Figura 2 - Consumo Global de Energia – 2007. Fonte: OCDE – Organização para Cooperação e o Desenvolvimento Econômico.
Complementarmente ao analisar os dados na Figura 2, e posteriormente na Figura 3 onde são demonstrados dados que remontam as projeções da OCDE ( Organisation for Economic Cooperation and Development – Organização Para Cooperação Econômica e Desen- volvimento) sobre o consumo global de energia de 1970 até por volta do ano de 2025, e confrontar com as informações demonstradas em 2014 pela United States Energy Information Administration - EIA respectivamente, remete-nos a lógica de que o mundo necessita urgentemente desenvolver alternativas de geração de energias, preferencialmente limpas para atender o desenvolvimento econômico previsto, respeitando o meio ambiente de forma sustentável e exequível, capazes de proporcionar o desenvolvimento que as expectativas mundiais observam.
É fato observar que a curva que rege o crescimento do consumo energético nos países em desenvolvimento evolui numa lógica diferente dos países industrializados, isso se confirma ao considerar os objetivos de crescimentos já expostos dos países em desenvolvimento. Concomitantemente, o crescimento no consumo energético nos países industrializados denota eficiência energética, aparentemente mais produtiva e sustentável.
Figura 3 – Consumo Global de Energia 1970-2025. Fonte: OCDE – Organização para Cooperação e o Desenvolvimento Econômico.
Para aumentar a confiabilidade nas análises e relacionamentos até aqui realizados, mais uma informação é adicionada ao utilizar como fonte o The World fact Book exposto na Figura 4, confrontando e colaborando com os dados e informações relativas à United States Central Intelligence Agency.
Na Figura 4 são elencados dados referentes ao consumo de energia em Quads (quadrilhões de Btu) por alguns países em 2008. Os países que compõe a Figura 4 foram escolhidos para o interesse desse estudo, e ao serem dispostos lado a lado desenvolvidos ou industrializados e países em desenvolvimento procura expor as evidências propostas. Assim, apesar de que as premissas relacionadas às datas nas Figuras não serem coincidentes; o objetivo desse trabalho avaliar tendências permanece.
Figura 4 - Consumo Global de Energia por País: 2008. Fonte: The World Fact Book, United States Central Inteligence Agency.
Ao observar os países desenvolvidos ou industrializados e os em desenvolvimento, e relacionar a provável maior demanda de energia pelos países em desenvolvimento, conforme previsões da OCDE ( Organisation for Economic Cooperation and Development – Organização Para Cooperação Econômica e Desenvolvimento) é possível observar que a questão energética tende a se tornar um dos maiores problemas da humanidade, e necessita de soluções de curto, médio e longo prazo consistentes.
Questões ligadas aos investimentos em infraestrutura são igualmente premissas importantes e primordiais para governantes das nações industrializadas e em desenvolvimento. A ausência de ações consistentes e realísticas exporá países à dura pena de ter seu crescimento e desenvolvimento atrasado ou inviabilizado, no entanto, cabe aos setores de inovação e desenvolvimento de tecnologias; dentre outras organizações, proporem alternativas técnicas e economicamente viáveis.
Na busca para focar e direcionar as informações, ao esclarecer as análises aqui discutidas relativas ao crescimento e desenvolvimento procurou-se na Figura 4 relacionar os países comparativamente colocando-os ao lado das informações brasileiras disponíveis, países industrializados e em desenvolvimento.
Quads (Quadrilhões de BTU)
A Figura 5 expõe a matriz elétrica brasileira que contribui para a matriz energética por famílias fontes de energia foco desse trabalho. Objetivou-se aqui discutir parte da matriz energética que tem sua formação baseada em todas as fontes de energia, assim, a Figura 5 busca justificar outras informações do trabalho sobre Energia Fotovoltaica, além do que os dados estão confrontados com os dados do MME (Ministério de Minas e Energia), já mencionado.
A Feira Intersolar de 2015 do Brasil procurou destacar os impactos da energia solar na Matriz Elétrica Brasileira ao destacar e apontar oportunidades sobre as possibilidades relativas ao crescimento da tecnologia fotovoltaica dentre alternativas de tecnologias disponíveis tendo como fonte a energia solar.
Figura 5 – Matriz Elétrica Brasileira 2014 Fonte: Feira Intersolar – set 2015 – Confrontados com MME Brasil.
Para colaborar com o objetivo desse trabalho vale destacar que apenas 0,01% da matriz elétrica são originários da energia elétrica fotovoltaica, e que 1,19% são resultantes da soma das fontes solar e térmica; ou seja, o impacto da energia solar na matriz energética brasileira é ínfimo, totalizando 1,12% da geração relativa à matriz elétrica brasileira.
Complementarmente, dados da Feira Intersolar em São Paulo realizada em Setembro de 2015 remontam quanto representa para o Brasil a economia com o aquecimento solar; ou seja, a geração solar térmica em 2014 representou 7.354 GWh por ano que para efeito de estudo é comparado ao consumo mensal de energia só na região sul de 7.299 GWh por mês; isso denota que a geração de energia solar térmica só atende um mês de consumo da região sul do Brasil. Da mesma forma a capacidade instalada de geração de energia solar térmica de 1580 MW em 2014 se equipara com a geração de energia da usina hidrelétrica de Jupiá de Três Lagoas de 1.551 MW, mais uma vez não significativa na matriz total.
As informações mencionadas buscam destacar o enorme potencial da energia solar na participação da matriz elétrica e, por conseguinte na matriz energética brasileira.
A contribuição desse trabalho ao dispor os dados de forma progressiva busca enfatizar a baixíssima participação da energia solar na matriz elétrica brasileira com baixa cooperação para o resultado final. Obviamente isso traz o interesse desse estudo, ao conscientizar para a
Energia Solar Fotovoltaica, complementando assim para o despertar relativo a relevância da energia fotovoltaica no Brasil.
Os autores Hinrich, Kleinbach e Reis (2015) descrevem fontes de recursos energéticos renováveis, e os categoriza como nas formas solar, eólica, hídrica, biomassa e geotérmica. Cada uma delas tem muitos usos e aplicações, para discussão desse trabalho a energia solar é mais largamente utilizada para o aquecimento de edificações, de água para consumo residencial, geradores de calor e para produção de eletricidade por meio das células fotovoltaicas.
Vale lembrar que, conforme exposto no início desse trabalho diariamente a Terra recebe milhares de vezes mais energia do Sol do que a consumida sob todas as outras formas.
Ao considerar as informações elencadas até aqui cabe à pergunta: Por que as energias renováveis, principalmente as solares, têm sido relativamente subutilizadas? A primeira razão ainda é a econômica, especialmente quanto ao custo da geração de energia solar comparado aos combustíveis comerciais atuais, no entanto, as condições que se apresentam para o desenvolvimento humano levando-se em consideração a questão ambiental têm instigado essas tecnologias a inovação e revisão de seus processos objetivando a diminuição dos custos envolvidos na geração e a simplicidade na instalação e utilização.
Nesse ponto é importante enfatizar que: As fontes de energia renováveis, como a energia solar, continuarão disponíveis por muito tempo depois de os nossos combustíveis fósseis se esgotarem e são politicamente menos arriscadas que muitas formas de suprimento convencional. Além de esses sistemas apresentarem maior flexibilidade em dimensões pequenas que permitem maiores velocidades no atendimento às demandas variadas e pontuais, e isso tende a fomentar mais sua utilização.
O embasamento relativo a discussão do trabalho procurou suportar com fatos e dados para que o objetivo do trabalho em como começar, despertar e contribuir ao conscientizar sobre a importância dessa tecnologia como alternativa limpa e sustentável na geração de energia seja respondido.
Energia Solar Fotovoltaica
A energia Solar Fotovoltaica é considerada como energia limpa e sustentável, proveniente da transformação direta da luz solar em energia elétrica. Tem sido, e continuará a ser uma das mais fascinantes tecnologias no campo da energia (HINRICHS, KLEINBACH e REIS, 2015, p. 478).
Foi descoberta em 1887 por Heinrich Hertz e o fenômeno foi fisicamente explicado em 1905 por Albert Einstein. Em 1939 o físico francês Edmond Becquerel descreveu sua experiência ao trabalhar com o elemento químico denominado selênio que produzia determinada corrente elétrica que era diretamente proporcional à radiação solar incidente no mesmo.
A partir da década de 60 essa experiência passou a ser amplamente discutida e desenvolvida nos meios acadêmicos e militares, principalmente durante a guerra fria onde os principais envolvidos eram os Estados Unidos e a União Soviética. Nessa ocasião, mesmo considerando que os custos envolvidos com o desenvolvimento da tecnologia eram elevados; e ainda os são, a tecnologia se mostrava apropriada para as necessidades de missões espaciais, satélites dentre outras aplicações que demandavam abastecimento de energia de forma limpa, sustentável e pontual, e por muitas vezes em locais de difícil acesso para geração.
alguns dos países líderes na tecnologia, é que no Brasil os incentivos não ocorrem na mesma magnitude daqueles verificados na Figura 6; a Legislação Brasileira vigente ANEEL 482/2012. A diversidade de fontes de energia no Brasil, e por enquanto, os custos envolvidos na geração dessa tecnologia, podem ser considerados desmotivação para os investimentos em desenvolvimentos em maiores escalas. A fonte baseada em hidrelétricas, que também são energia limpa goza de regulamentações e benefícios mais claros, além de menor resistência a aplicação.
A EPE Empresa de Pesquisa Energética em estudo datado de Outubro de 2014 descreve a questão de energia fotovoltaica brasileira como de pequena capacidade instalada, e busca superar barreiras por meio de conjunto de elementos e ações. Essas ações resumem-se na resolução 482/2012 atualizada pela resolução 517/2012 pela ANEEL – Agencia Nacional de Energia Elétrica. A resolução permite basicamente que os consumidores instalem pequenos geradores em suas unidades consumidoras e injetem a energia excedente na rede em troca de créditos, que poderão ser utilizados em um prazo de 36 (trinta e seis) meses, todavia não houve nenhum incentivo para esse tipo de geração de tecnologia, em seu desenvolvimento e na fabricação desses equipamentos. As duas resoluções em verdade, segundo opiniões expostas na Feira Intersolar de 2015 representam um retrocesso na remoção de barreiras e ao desenvolvimento.
Vale relembrar que diariamente muita energia chega ao nosso planeta de forma gratuita e limpa. Os raios solares; principalmente no Brasil localizado em região equatorial, além de trazerem a luz e o calor essenciais para a vida na Terra podem ser aproveitados para a geração de energia, tanto na forma de calor quanto na de eletricidade. Como fato interessante uma hora de sol na superfície da Terra contém mais energia do que o planeta utiliza em um ano.
Mesmo ao levar em consideração que a participação na matriz elétrica da energia fotovoltaica no Brasil é de 0,01% demonstrado na Figura 5, o país é claramente beneficiado pela irradiação solar. A radiação solar na região menos ensolarada do Brasil é cerca de 40% maior do que na região mais ensolarada da Alemanha, e este país tem pertencido aos líderes no uso de energia fotovoltaica.
Com o objetivo de fomentar a ideia e a tecnologia o Brasil possui uma das matrizes energéticas mais limpas do mundo, justifica a melhor integração da energia solar fotovoltaica como fonte complementar, como alternativa de aproximar a fonte do consumo ao reduzir as perdas de transmissão de energia que ocorrem com as grandes linhas de transmissão existentes no país.
Alguns destacados questionamentos necessitam serem respondidos nessa discussão:
Cabe responder se teríamos matéria prima para a fabricação de células fotovoltaicas, o silício? Sim. O Brasil possui uma das maiores reserva de silício do mundo, isso traz privilégios no processo, no entanto é necessário investimento em pesquisa na purificação do silício e dopagem do mesmo até o “solar degree” – grau solar.
Cabe responder se a opção fotovoltaica é interessante para o Brasil ao considerar as questões dimensionais e geográficas do país? Sim. Devido às dimensões continentais e o posicionamento geográfico do país relativo à incidência da luz solar somados às necessidades pontuais muito distantes das nossas principais fontes geradoras de energia elétrica, as hidrelétricas; a opção de energia fotovoltaica é atraente e diminui sensivelmente as perdas por transmissão e distribuição.
Cabe responder se a tecnologia dos principais componentes dos sistemas fotovoltaicos tais como: acopladores, inversores, controladores de carga e baterias são tecnologias proibitivas
ou de difícil desenvolvimento? Não. Todos os componentes tecnológicos são de vasto conhecimento e aplicação em outras tecnologias no país e no mundo.
Cabe então contribuir para “o despertar” relativo à energia fotovoltaica no Brasil, ao descrever a tecnologia e simplificar o entendimento, despertar e contribuir ao buscar a conscientização sobre a importância da tecnologia como alternativa limpa, sustentável e renovável na geração de energia elétrica, capaz de contribuir para o desenvolvimento do Brasil.
Conhecendo as formas de uso
Como usar e entender os conceitos da geração fotovoltaica de forma simplificada perpassam por entender o que são micro e minigeradores solares fotovoltaicos (FV).
Esses equipamentos são sistemas de geração elétrica de baixa potência; podem ser instalados para produzir e abastecer energia suficiente para uma casa, um edifício e outras necessidades de forma individual autônomo ou interligado as redes de energia elétricas convencionais públicas.
Os microgeradores fotovoltaicos são sistemas com potência nominal de até 100 KW, e os minigeradores fotovoltaicos são sistemas com potência nominal entre 101 e 1MW segundo a Resolução da ANNEL 482/2012.
Os sistemas podem ser instalados de diversas formas, por exemplo, sobre o telhado das casas, reduzindo assim os riscos de sombreamento, e ocupar teoricamente uma área que não seria utilizada para outro fim, além de poder interliga-los a sua rede elétrica convencional pública, de acordo com a Resolução 482/2012; e utilizar os créditos da energia gerada excedente por um período de 36 meses.
Os sistemas também podem facilmente substituir fachadas arquitetônicas de edifícios como janelas dentre outras aplicações.
Quanto aos painéis fotovoltaicos, uma das preocupações durante o projeto e instalação é o efeito sombreamento mencionado, para isso estudos precisam ser realizados adequadamente por especialistas, em geral os painéis são afixados com uma inclinação mínima de 15 graus para evitar o acúmulo de sujeira e para que a água da chuva possa limpá-los sem a intervenção humana.
Levantamentos de possíveis sombreamentos e o estudo de posicionamento do sol durante o ano é fundamental para o sucesso do projeto, pois a produção de energia fotovoltaica é variável durante os meses do ano, principalmente em relação ao posicionamento do sol e o movimento da Terra em relação ao sol, esse estudo deve mais uma vez ser realizado por especialistas.
No hemisfério sul do mundo é recomendado o posicionamento dos painéis fotovoltaicos esteja virado para o norte geográfico, ao contrário do hemisfério norte onde os painéis devem estar virados para o sul geográfico; isso se dá em virtude do posicionamento da Terra em relação ao sol. A Figura 7 mostra a variação da posição do sol nas estações do ano para o hemisfério sul do mundo.
Ao seguir as especificações e determinações de especialistas se obtém o melhor aproveitamento da energia solar disponível.
A composição de um conjunto de módulos trabalhando com equipamentos complementares descritos em conhecendo as formas de uso forma uma usina fotovoltaica.
Finalmente os sistemas solares podem ser instalados em edificações conectadas ou não conectadas às redes públicas, em áreas insoladas como sítios e fazendas distantes de outras fontes de energia, em sistemas híbridos em conjunto com outras fontes de energia, em centrais fotovoltaicas de grandes potências, em consumos de pequena potência como aparelhos como bens de consumo, e em outras diversas aplicações aonde venha a ser necessário consumo de energia.
Um questionamento sempre vem aos interessados nessa tecnologia: Em dias nublados os sistemas fotovoltaicos geram energia elétrica? A resposta muito positiva é sim. Os sistemas fotovoltaicos não precisam de céu limpo e muito sol, eles são capazes de gerar energia elétrica em dias nublados, porém numa intensidade menor se comparado aos dias claros e ensolarados, ou seja, com menor eficiência.
Resultados
Energia fotovoltaica, alternativa limpa, sustentável e renovável; o despertar procura informar ao usar de meios bibliográficos de forma ordenada para que o conhecimento perpasse da informação para a comunicação, despertar ao conscientizar na busca de maior inserção nessa tecnologia.
Recentes estudos têm apontado que entraves e barreiras precisam ser removidos para garantir o desenvolvimento da energia fotovoltaica nos próximos anos. O Brasil com invejável nível de irradiação reúne condições para dar um salto no uso da geração solar fotovoltaica como fonte de energia complementar a matriz existente, assim demonstram todas as projeções que não deixam dúvidas sobre o potencial tecnológico.
A Empresa de Pesquisa Energética EPE Brasileira tem insistentemente exposto que o país nos próximos 10 anos pode se diferenciar na tecnologia de geração de energia fotovoltaica na América do Sul, principalmente devido suas dimensões continentais e posicionamento geográfico ao considerar as significantes perdas de energia pelas linhas de transmissão; além dos relativos e altos investimentos da geração da energia elétrica de forma hidrelétrica e as perdas de transmissão envolvidas nos sistemas atuais.
Embora as oportunidades estejam presentes, e a tendência dos custos e investimentos poderem ser reduzidos pelo aumento de escala se apresente, são necessárias ações de conhecimento, desenvolvimento da tecnologia, diminuição de barreiras institucionais, popularização e até mesmo de remoção de preconceitos.
Assim, tendo como pressuposto que informar para despertar é importante; e ainda que, comunicar para conscientizar é dar conhecimento passaram a nortear e ser preponderante no objetivo desse trabalho.
Conclusão
O objetivo desse trabalho foi o despertar e conscientizar sobre a aplicação e utilização da tecnologia fotovoltaica como opção de geração de energia limpa, renovável e sustentável.
Trabalhos dessa ordem buscam por intermédio exploratório e bibliográfico caracterizar e qualificar como processador de informações para melhorar a compreensão e esclarecimento.
Desse modo, duas áreas de conhecimento são permanentemente associadas: a comunicação, como forma de orientação e de explicitação do objetivo principal. Assim, comunicar é mais do que informar, comunicar é transferir conhecimento e expectativas; é atrair, envolver e fazer da comunicação uma ferramenta de sucesso ao esclarecer pertinentes dúvidas em novas tecnologias.
Referências
Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Nota Técnica DEA 19/14 – Inserção da Geração Fotovoltaica Distribuída no Brasil – Condicionantes e Impactos. Rio de Janeiro, outubro/2014. Disponível em: http://www.epe.gov.br/mercado/Documents/S%C3%A9rie%20Estudos%20de%20Energia/DEA% 9%20- %20%20Inser%C3%A7%C3%A3o%20da%20Gera%C3%A7%C3%A3o%20Fotovoltaica%20Distrib u%C3%ADda%20no%20Brasil%20- %20Condicionantes%20e%20Impactos%20VF%20%20%28Revisada%29.pdf Acesso: 14 set 2015 as 04:20hs
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GREENPRO CAPITAL CORP. (OTCQB: GRNQ) Disponível em: www.greenpro.co/ Acesso: 03 Set 2015 as 13:14hs
KOTLER, F. Administração de Marketing. 4ª ed. São Paulo: Atlas, 1996.
HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M.; REIS, L.B. Energia e Meio Ambiente. 5ª ed.; São Paulo: Cengage Learing, 2015.
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Portal Sollar Disponível em: http://www.portalsolar.com.br/a-melhor-direcao-do-painel-solar- fotovoltaico.html Acesso: 13 Set 2015 as 14:51hs
Resolução Normativa Nº 482, de 17 de abril de 2012 – Agência Nacional de Energia Elétrica
- ANNEL Disponível em: http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf Acesso: 02 de Set 2015 as 14:12hs
