Post on 22-Apr-2015
FONTES DE ENERGIAS ALTERNATIVAS
Algumas das maiores preocupações da humanidade, presentes diariamente em manchetes e
noticiários nos meios de comunicação, estão relacionadas às crises energéticas, problema muito
grave no mundo, que envolve várias complexidades. Dentre estas preocupações, pode-se citar a
poluição do meio ambiente, pois se as emissões de gases tóxicos não forem bruscamente
reduzidas, há grandes possibilidades de o mundo ficar inabitável nos próximos anos.
Outro fator associado às crises energéticas é a escassez de combustíveis fósseis em grandes
partes do mundo, tendo como conseqüência o aumento dos preços desses combustíveis.
Pesquisadores acreditam que as reservas mundiais de petróleo estarão escassas em 30 ou 40
anos. Diante disso, as próprias empresas produtoras de petróleo já investem em outras fontes
de energia, ou seja, já se preparam para uma nova era de energias alternativas e renováveis.
INTRODUÇÃO
ENERGIA NUCLEAR
Fontes de Energias Alternativas
A energia elétrica gerada por usinas nucleares baseia-se na fissão (quebra, divisão)
do átomo. As matérias primas necessárias a esse processo são o urânio ou tório, dois minérios
radioativos.
A fissão nuclear consiste no seguinte: os átomos do urânio-235, por exemplo, são
"bombardeados" por nêutrons; seus núcleos se fragmentam liberando enorme quantidade de
energia. Essa fragmentação do núcleo do átomo atingido, por sua vez, dá origem a outros
nêutrons, que vão bombardear os átomos vizinhos e assim sucessivamente, uma reação em
cadeia.
Esse processo, essa reação em cadeia, tem de ser realizado de forma controlada, em
condições de segurança absoluta, pois sua expansão desordenada pode causar terríveis
catástrofes. O local apropriado onde ocorre essa fissão nuclear controlada chama-se reator
nuclear, peça fundamental de uma usina nuclear.
Energia Nuclear
Essa fissão nuclear
Provocado no reator da
usina produz enormes
quantidades de calor; esse
calor por sua vez, será
utilizado para aquecer uma certa
quantidade de água
transformando-a em vapor, a
pressão desse vapor faz
girar uma turbina que irá
acionar um gerador; este
gerador converterá a
energia mecânica,
proveniente da turbina, em
energia elétrica.
Funcionamento
Fatos Históricos
1896 - Descoberta a radioatividade;
1934 - Primeiro radionuclídeo artificial. Primeira fissão
do urânio com nêutrons;
1939 - Carta de Einstein sobre a possibilidade de os
alemães construírem a bomba atômica;
1941 - Início do programa nuclear norte-americano;
1942 - Início da construção de um reator nos EUA;
1945 - Lançamento das bombas atômicas sobre
Hiroshima e Nagasaki;
1967 - Brasil assina Tratado para a Proscrição de
Armas Nucleares na América Latina e Caribe;
1972 - Assinado com os Estados Unidos acordo para
a construção de Angra 1;
1981 - Autorizado funcionamento provisório de
Angra 1;
1982 - Brasil passa a produzir bolo amarelo (yellow
cake);
1984 - Angra 1 entra em operação comercial;
1987 - Brasil inicia produção de urânio enriquecido.
Acidente em Goiânia com césio-137;
1994 - Entra em vigor o Tratado para a Proscrição de
Armas Nucleares na América Latina e Caribe;
2000 - Início de operação de Angra 2;
2004 - Entra em operação a usina de enriquecimento
nuclear em Resende (RJ).
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL E NO MUNDO
A geração nuclear de energia elétrica vive um novo ciclo
de expansão. Além de novas unidades em construção,
aumenta o número de países que buscam aderir a essa
tecnologia ou expandir o parque já instalado.
Em 2007, um total de 439 reatores nucleares, distribuídos
por 31 países, estava em operação em todo o mundo,
segundo dados da AIEA reproduzidos no trabalho
Panorama da Energia Nuclear da Eletronuclear, empresa
de economia mista subsidiária da Eletrobrás e responsável
pela construção de usinas e geração de energia nuclear
no Brasil. Os Estados Unidos concentravam o maior
número
de unidades (104), mas foi a França, com 59 reatores, que
demonstrou maior dependência da produção nuclear:
76,85% da energia total produzida.
Informações
No mesmo período, também, um total de 37 reatores
encontravam-se em construção em 14 países, enquanto
as obras de seis usinas tinham início na Coréia do Sul,
Rússia, França e China. Além disso, três usinas entraram
em
operação na Índia, China e Romênia. Os Estados Unidos
reativaram outras duas unidades, paralisadas há vários
Anos.
Informações
CUSTOS
Analisando o investimento por kW para a construção de uma usina nuclear, o custo é demasiadamente mais
alto relativo às outras formas de geração de energia, pois se exige tecnologia de ultima geração a fim de
minimizar
os riscos gerados pela radioatividade. No geral o custo da produção de energia nuclear se encontra na faixa de
R$138,75/MWh. Para as linhas de transmissão o custo também seria relativamente menor, pois é uma das
formas de produção de eletricidade menos agressivas ao meio ambiente, podendo ser encontradas próximas
aos centros consumidores.
Informações
- não contribui para o efeito estufa (principal);
- não polui o ar com gases de enxofre, nitrogênio, particulados, etc.;
- não utiliza grandes áreas de terreno: a central requer pequenos espaços para sua instalação;
- não depende da sazonalidade climática (nem das chuvas, nem dos ventos);
- pouco ou quase nenhum impacto sobre a biosfera;
- grande disponibilidade de combustível;
- é a fonte mais concentrada de geração de energia;
- a quantidade de resíduos radioativos gerados é extremamente pequena e compacta;
- a tecnologia do processo é bastante conhecida;
- o risco de transporte do combustível é significativamente menor quando comparado ao gás e ao óleo das
termoelétricas;
- não necessita de armazenamento da energia produzida em baterias;
Vantagens
- necessidade de armazenar o resíduo nuclear em locais isolados e protegidos;
- necessidade de isolar a central após o seu encerramento;
- é mais cara quando comparada às demais fontes de energia;
- os resíduos produzidos emitem radiactividade durante muitos anos;
- dificuldades no armazenamento dos resíduos, principalmente em questões de localização e segurança;
- pode interferir com ecossistemas;
- grande risco de acidente na central nuclear.
Desvantagens
HIDROGÊNIO
Fontes de Energias Alternativas
É o combustível das células a combustível. Apontadas como uma possível solução tecnológica
para o problema energético ambiental, já estão sendo aplicadas em diversos setores industriais
(eletro-eletrônicos,portáteis,veículos) e energéticos e vêm se desenvolvendo dia após dia com o
investimento de grandes empresas. A célula a combustível é uma tecnologia que compreende
um processo eletroquímico que tem como princípio de funcionamento gerar energia elétrica,
através da reação dos gases hidrogênio (H2) e oxigênio (O2), expelindo para o meio ambiente
apenas água e calor.
HIDROGÊNIO
Propriedades
• O hidrogênio (H2) é o elemento mais abundante do universo.
• Considerado um vetor energético, pois em nosso planeta só é possível encontrá-lo associado a
outros elementos como a água, sendo necessário produzir de tal fonte primária.
• Ele também possui a maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro
• combustível conhecido.
HIDROGÊNIO
Comparativo de quantidade de energia por unidade de massa, entre o
hidrogênio e os combustíveis mais usados.
Principais formas de produção do hidrogênio
HIDROGÊNIO
Estima-se que a produção atual de hidrogênio seja apenas 10% da produção de petróleo do mundo
É uma tecnologia que compreende um processo
eletroquímico que tem como princípio de funcionamento
gerar energia elétrica, através da reação dos gases
hidrogênio (H2) e oxigênio (O2), expelindo para o meio
ambiente apenas água e calor.
CÉLULA A COMBUSTÍVEL
È uma tecnologia bastante antiga, tendo sido desenvolvida
em 1839, pelo físico inglês William Grove,porem na época
não havia aplicação para essa tecnologia. Essa aplicação
só viria no século seguinte,quando o inglês Francis
Thomas Bacon desenvolveu a célula combustível de
eletrólito
alcalino. E em 1959 ele fez uma demonstração, ao colocar
em funcionamento uma máquina de solda de 5 kW. Assim,
a célula combustível foi adotada pela Agência Espacial dos
EUA, a NASA.
Funcionamento básico de uma célula a combustível
CÉLULA A COMBUSTÍVEL
Aplicações
CÉLULA A COMBUSTÍVEL
Dentre as principais aplicações com o uso das
células a combustível, destacam-se as serventia em
transporte, geração de energia, proveito em
portáteis e aplicações militares.
Em relação aos transportes públicos, já circulam há
alguns anos, em projetos experimentais,vários
ônibus movidos a hidrogênios em cidades dos EUA,
Japão, China, Austrália, Noruega, Alemanha,
Espanha, Portugal e outros países. No Brasil,em
agosto de 2009 na cidade de São Paulo foi lançado
em face experimental o 10 ônibus movido a
hidrogênio da América latina para circular.
Vantagens e desvantagens no uso do hidrogênio como
fonte de energia.
Hidrogênio
Desvantagens
Vantagens
• Fonte renovável e inesgotável.
• Redução da emissão de gases
causadores do efeito estufa(CO2)
e partículas como fuligem.
• Os motores serão elétricos,que
proporcionaria maior rendimento,
manutenção reduzida,operação
limpa e silenciosa.
• O processo de geração de
energia é descentralizado.
• Crescimento econômico,
desenvolvimento e criação de
empregos em diversas áreas.
• É uma tecnologia ainda com
um alto preço.
• Um grande problema é o do
armazenamento principalmente
nos carros pois seus tanques
ocupam muito espaço.
PROJETOS E NO MUNDO
HIDROGÊNIO
A previsão das próprias montadoras é de que em 2015
automóveis movidos a hidrogênio ocupem uma boa
parcela no mercado mundial.
A estrada do hidrogênio,construída ao Sul da Noruega com
uma extensão de quase 650 quilômetros, possui 7 postos
de hidrogênio em 2009, produzido através da eletrólise.
A Califórnia, EUA, é um dos principais incentivador da
economia do hidrogênio e de outras energias renováveis.
Esse estado também possui um projeto de estradas do
hidrogênio,que espera colocar mais de 25 postos em
funcionamento. Até 2010 a Califórnia pretende possuir um
posto de hidrogênio a cada 32 quilômetros, totalizando 150
a 200 postos.
PROJETOS E NO BRASIL
HIDROGÊNIO
O Ministério de Minas e Energia (MME), juntamente com
alguns órgãos de pesquisa e desenvolvimento do Brasil.
Traçaram metas para que em 2020 o Brasil mostre em
sua matriz energética a produção de hidrogênio no
país, tendo como a fonte primária prioritária desse gás,
o etanol, extraído da cana-de-açúcar. Em segundo lugar,
fica produção de hidrogênio através da eletrólise, que
utiliza a energia secundária advinda das hidrelétricas nos
períodos de baixo consumo das residências (período da
madrugada).
Fontes de Energias Alternativas
ENERGIA GEOTÉRMICA
Definição
Definição e Origem
A energia geotérmica existe desde que o nosso planeta foi criado.
Geo significa terra e térmica está ligada à quantidade de calor Abaixo da crosta terrestre constitui-
se uma rocha líquida, o magma. A crosta terrestre flutua nesse magma, que por vezes atinge a
superfície através de um vulcão ou de uma fenda.
A água contida nos reservatórios subterrâneos pode aquecer
ou mesmo ferver quando em contato com o magma. Existem
locais onde a água quente sobe até a superfície terrestre,
formando pequenos lagos. A água é utilizada para aquecer
prédios, casas, piscinas no inverno, e até para produzir
eletricidade. A temperatura da água quente pode ser maior
que 2000 C
Origem
A primeira tentativa de gerar eletricidade de fontes
geotérmicas ocorreu em 1904 em Larderello na
região da Toscana, na Itália. Contudo, esforços para
produzir uma máquina para aproveitar tais fontes
foram mal sucedidos pois as máquinas utilizadas
sofreram destruição devido a presença de
substâncias químicas contidas no vapor. Já em 1913,
uma estação de 250 kW foi produzida com sucesso e
por volta da Segunda Guerra Mundial 100 MW
estavam sendo produzidos, mas a usina foi destruída
na guerra.
Histórico
Fontes de Energia Geotérmica
É possível aquecer a água usando o calor do interior da Terra quando não existem gêiseres,
e as condições são favoráveis. Existem regiões de alto fluxo de calor que possuem rochas a
temperaturas altíssimas, porém essas rochas são impermeáveis de tal modo que não há
circulação de líquido para transportar calor.
Dessa mesma forma, é possível perfurar um poço para que ele alcance uma "caldeira"
naturalmente formada— um depósito de água aquecido pelo calor terrestre. A água que está
entre 130ºC e 330ºC é trazida à superfície através do poço e via pressão se converte em
vapor.
Rocha Úmida Quente
Rocha Seca Quente
Fontes de Energia Geotérmica
Em casos raríssimos pode ser encontrada a chamada fonte de "vapor seco", em que a pressão
é alta o suficiente para movimentar as turbinas da usina com excepcional força, sendo assim
uma fonte eficiente na geração de eletricidade.
Algumas reservas que possuem fluidos (líquidos) a temperaturas menores que 220ºC não
possuem calor suficiente para produzir rapidamente vapor e gerar energia. Utiliza-se, então,
uma central binária onde a água geotérmica transfere calor a um líquido que ferve a
temperatura mais baixa que a água, convertendo-o em vapor e movendo as turbinas.
Ciclo Binário
Vapor Seco
Mapa Geotérmico
MAPA REPRESENTANTO AS ZONAS DE MAIOR POTENCIAL GEOTÉRMICO
Usina Geotérmica
O funcionamento de uma usina geotérmica
consiste em injetar água até uma camada
profunda da crosta terrestre, utilizando o
vapor em velocidade suficiente para mover
turbinas. Também são aproveitados
gêiseres naturais que brotam na superfície
ou são feitas perfurações até as "caldeiras
naturais" subterrâneas
Usina Geotérmica
Utilização do Vapor nas Turbinas
O vapor é levado diretamente às turbinas, eliminando
a necessidade de caldeiras, que usam carvão ou gás
natural.
Água em alta temperatura
Água quente (acima de 200°C) sob alta pressão é
levada a um tanque de baixa pressão o que causa sua
vaporização instantânea, o vapor é então levado à
turbina.
Usina Geotérmica
Funcionamento de uma Turbina
Energia no Brasil e no Mundo
No Brasil ainda não temos nenhuma usina de geração de eletricidade geotérmica, mas o
país planeja entrar na lista dos países que utilizam esse tipo de energia. Investimentos
estão na pauta da exploração do aqüífero Guarani (maior reserva subterrânea de água
doce do mundo, que abrange parte dos estados de Goiás, Mato Grosso do Sul, Minas
Gerais, São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul). A temperatura de sua
água oscila entre 40 e 80º C - capaz de aquecer a água de edifícios ou casas e sistemas
de calefação e lareiras. A exploração dessa energia poderá ser vantajosa nas regiões Sul e
Sudeste, mais frias e próximas ao aqüífero.
Energia no Brasil e no Mundo
1. Os Estados Unidos possuem 86 projetos geotérmicos em desenvolvimento que irão fornecer mais
de 3.300 MW de capacidade elétrica. Com isso, o país terá um total de 6.300 MW, o que é suficiente
para fornecer energia para seis milhões de casas
2. A cidade de Unterhaching, na Alemanha, inaugurou um sistema geotérmico que irá fornecer água
quente para 22 mil residências.
3. Em Unterhaching, a energia geotérmica será produzida a partir de um gerador de 3,4 MW que
será instalado pela gigante de eletrônicos alemã, Siemens.
4. Na Nova Zelândia, uma usina de 90MW que está atualmente em construção irá custar 194
milhões de dólares e elevará a capacidade geotérmica do país para 25%, produzindo mais energia
que todas as usinas eólicas do país combinadas.
5. Na Islândia, existem cinco grandes usinas de geração geotérmica que produzem 26% de toda a
eletricidade do país. Além disso, o aquecimento geotérmico atende às necessidades de água quente
e aquecimento para cerca de 87% da residências.
Energia no Brasil
e no Mundo6. Em Portugal existem, sobretudo, aproveitamentos de baixa temperatura ou termais. Este
aproveitamento pode ser dividido em duas vias: aproveitamento de pólos termais existentes
(temperaturas entre os 20 e os 76ºC) e aproveitamento de aquíferos profundos das bacias s
edimentares. Exemplos do primeiro caso são as termas de Chaves e São Pedro do Sul, com
cerca de 3 MWt (megawatt thermal) a temperaturas de cerca de 75ºC. O segundo caso pode-se
encontrar no projeto geotérmico do Hospital da Força Aérea do Lumiar, em Lisboa, onde a partir
de um furo de 1500 metros de profundidade se conseguem temperaturas de 50 graus. Os
aproveitamentos geotérmicos mais interessantes em Portugal encontram-se nos Açores, onde
estão inventariados cerca de 235,5 MWt, distribuídos por várias ilhas. Só na ilha de São Miguel,
através das centrais geotérmicas de Ribeira Grande e Pico Vermelho, esta energia representou
cerca de 35% da eletricidade consumida na ilha. A energia geotérmica é uma fonte essencial no
arquipélago dos Açores, podendo aumentar em 30 MW (megawatt) na próxima década.
Vantagens e Desvantagens
Perspectivas Futuras
A energia geotérmica é uma fonte de energia
alternativa que é encontrada em locais
especiais da superfície terrestre, que
necessita de muita pesquisa para melhor ser
aproveitada, pois o rendimento que se
consegue é ainda muito baixo. O alto custo
das construções das usinas, da perfuração, e
os possíveis impactos inviabilizam ainda
muitos projetos.
BIOMASSA
Biomassa
Vantagens da gaseificação da biomassa
Gaseificação Industria
Biomassa
Produtos derivados da biomassa
Materiais
Biomassa
A biomassa é um tipo de matéria utilizada na produção de
energia a partir de processos como a combustão de
material orgânico. Parte dessa energia as vantagens são o
baixo
custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos
e menos poluente que outras formas de energias como
aquela obtida a partir da utilização de combustíveis fósseis
como petróleo e carvão mineral.
A queima de biomassa provoca a liberação de dióxido de
carbono na atmosfera, mas como este composto havia
sido previamente absorvido pelas plantas que deram
origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é
nulo.
VOLTAR
Materiais
• A lenha é muito utilizado para produção de
energia por biomassa, no Brasil já representou
40% da produção energética primária, a grande
desvantagem é o destruição das florestas.
• Bagaço de cana;
• Pó de serra;
• Papéis já utilizados;
• Galhos e folhas decorrente da poda de árvores
em cidades ou casas;
• Embalagens de papelão descartadas após a
aquisição de diversos electrodomésticos;
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• Etanol Celulósico:etanol obtido alternativamente
por dois processos. Em um deles a biomassa,
especificamente celulose, é submetida ao processo
de hidrólise enzimática, utilizando uma enzima
denominada celulose. O outro processo é composto
pela execução sucessiva das três seguintes fases:
gasificação, fermentação e destilação.
Bioetanol "comum": feito no Brasil à base do sumo
extraído da cana de açúcar. Há países que empregam
milho e beterraba para a sua produção. Bio diesel é
feito do dendê, da mamona e da soja.
• Óleo vegetal: Pode ser usando em Motores diesel
• usando a tecnologia Elisabeth
Produtos derivados da biomassa
VOLTAR
• Biomass-to-Liquids: líquido obtido em duas
etapas. Primeiro é realizado um processo de
gasificação, cujo produto é submetido ao
processo de Fischer-Tropsch. Pode ser
empregado na composição de lubrificantes e
combustíveis líquidos para utilização em
motores do ciclo diesel.
• Bio-óleo: líquido negro obtido por pelo processo
de pirólise cujas destinações principais são
aquecimento e geração de energia eléctrica.
• Bio gás: metano obtido juntamente com dióxido
de carbono por meio da decomposição de
materiais como lixo, alimentos, esgoto e esterco
em digestores de biomassa.
Produtos derivados da biomassa
Entendemos que a humanidade atingiu um grau de desenvolvimento que é praticamente
impossível de se manter sem fontes de energia disponíveis. Porém, precisamos entender de
uma vez por todas que muitas destas fontes são finitas e podem cessar em poucas décadas se
não forem usadas de forma consciente, é o caso do Desenvolvimento Sustentável que tanto se
ouve, que analisa desde o crescimento populacional e densidade demográfica até a avaliação
das fontes de energia que ainda estão disponíveis.
Finalizando, lembramos Lavoisier. Na natureza nada se perde tudo se transforma. Usando a
tecnologia disponível no lugar e hora certos, temos a certeza de que a humanidade poderá
conviver com suas indústrias e meios de transporte por muito mais tempo que se propõe, pois o
planeta Terra e seus passageiros são bio-sustentáveis, ou seja, a vida sustenta a própria vida
sabendo-se usar a ciência como aliada nesta luta pela sobrevivência.
CONCLUSÃO