A Energia e o Meio AmbienteA Energia e o Meio Ambiente

Conceitos, fontes de energia, a questão Conceitos, fontes de energia, a questão energética no futuroenergética no futuro

Uso de Energia pelo HomemUso de Energia pelo Homem

Utilização de força física ou animal para o Utilização de força física ou animal para o desenvolvimento das actividades humanas;desenvolvimento das actividades humanas;

Descoberta do fogo;Descoberta do fogo; Uso de madeira e demais combustíveis para Uso de madeira e demais combustíveis para

aquecimento, iluminação e aprimoramento de aquecimento, iluminação e aprimoramento de ferramentas;ferramentas;

Revolução industrial, uso de energia disponível Revolução industrial, uso de energia disponível em cursos d’água e vapor para movimentar em cursos d’água e vapor para movimentar máquinas.máquinas.

Necessidades Actuais de EnergiaNecessidades Actuais de Energia

Actualmente, para que seja possível Actualmente, para que seja possível manter os nossos padrões de consumo e manter os nossos padrões de consumo e produção são necessárias grandes produção são necessárias grandes quantidades de energia;quantidades de energia;

Nos países industrializados ocorre o maior Nos países industrializados ocorre o maior consumo de energia;consumo de energia;

Isto leva a desequilíbrios económicos, Isto leva a desequilíbrios económicos, sociais e ambientais.sociais e ambientais.

Consumo de Energia no Mundo (2001)Consumo de Energia no Mundo (2001)

ContinenteContinente Consumo (10Consumo (1066 TEP)* TEP)* % do Total% do Total

Oriente Médio e ÁfricaOriente Médio e África 922,3922,3 8,448,44

EuropaEuropa 3.606,43.606,4 32,9832,98

América do NorteAmérica do Norte 2.529,62.529,6 23,1323,13

América Central e CaribeAmérica Central e Caribe 214,2214,2 1,961,96

América do SulAmérica do Sul 382,2382,2 3,503,50

Ásia (Excepto Oriente Médio)Ásia (Excepto Oriente Médio) 3.145,53.145,5 28,7728,77

OceaniaOceania 133,9133,9 1,221,22

TotalTotal 10.934,110.934,1 100100

TEP – Tonelada equivalente de petróleoFonte: World Resources Institute, 2005

Consumo de EnergiaConsumo de Energia

Para satisfazer as necessidades relativas ao Para satisfazer as necessidades relativas ao consumo de energia o Homem utiliza diversas consumo de energia o Homem utiliza diversas fontes;fontes;

A combinação entre as fontes de energia A combinação entre as fontes de energia utilizadas para suprir as nossas necessidades é utilizadas para suprir as nossas necessidades é denominada de Matriz Energética;denominada de Matriz Energética;

A matriz energética mundial é constituída, A matriz energética mundial é constituída, principalmente, pelas seguintes fontes:principalmente, pelas seguintes fontes: Térmica, hidroelétrica, geotérmica e nuclear.Térmica, hidroelétrica, geotérmica e nuclear.

Além dos tipos mencionados existem, ainda, as Além dos tipos mencionados existem, ainda, as fontes alternativas de energia.fontes alternativas de energia.

Distribuição Mundial do Consumo de Distribuição Mundial do Consumo de Energia por Sector Energia por Sector

37,5%

26,5%

3,2%

18,7%

7,6%6,5%

Industrial TransporteAgricultura Serviços Públicos e ComercialResidencial Outros

Fonte: World Resources Institute, 1998

Principais Fontes de EnergiaPrincipais Fontes de Energia

As principais fontes de energia disponíveis As principais fontes de energia disponíveis são classificadas em:são classificadas em: Não renováveis:Não renováveis:

Combustíveis fósseis;Combustíveis fósseis; Nuclear;Nuclear; Geotérmica.Geotérmica.

Renováveis:Renováveis: Solar;Solar; Hidráulica;Hidráulica; Eólica;Eólica; Biomassa.Biomassa.

Considerações sobre as Fontes Considerações sobre as Fontes de Energiade Energia

O aproveitamento das fontes de energia O aproveitamento das fontes de energia resulta em impactos sobre o meio resulta em impactos sobre o meio ambiente;;ambiente;;

O conceito de energia limpa é relativo, a O conceito de energia limpa é relativo, a menos que se considere apenas o menos que se considere apenas o processo de conversão de uma forma de processo de conversão de uma forma de energia em outra.energia em outra.

Combustíveis FósseisCombustíveis Fósseis

Todos os materiais que foram capazes de Todos os materiais que foram capazes de armazenar energia solar;armazenar energia solar;

Todas as plantas são capazes de Todas as plantas são capazes de converter energia solar em química;converter energia solar em química;

Os combustíveis fósseis surgiram a partir Os combustíveis fósseis surgiram a partir da decomposição biológica incompleta de da decomposição biológica incompleta de matéria orgânica morta;matéria orgânica morta;

São considerados nossa fonte primária de São considerados nossa fonte primária de energia, em função de sua participação na energia, em função de sua participação na matriz energética.matriz energética.

Distribuição das Reservas de Petróleo no Mundo (1997)

Comércio de Petróleo no Mundo (1995)

Distribuição das Reservas de Carvão no Mundo (1997)

Impactos Associados aos Impactos Associados aos Combustíveis FósseisCombustíveis Fósseis

Alteração nas características do solo em função Alteração nas características do solo em função da abertura de minas;da abertura de minas;

Construção de plataformas para poços de Construção de plataformas para poços de petróleo e gás, tubulações, depósitos e tanques petróleo e gás, tubulações, depósitos e tanques de armazenagem;de armazenagem;

Infra-estrutura para transporte e beneficiamento;Infra-estrutura para transporte e beneficiamento; Poluição de águas superficiais;Poluição de águas superficiais; Poluição atmosférica;Poluição atmosférica; Subsidência do solo.Subsidência do solo.

Fontes Alternativas de EnergiaFontes Alternativas de Energia

É comum considerar que qualquer recurso É comum considerar que qualquer recurso energético, diferente dos combustíveis energético, diferente dos combustíveis fósseis, seja uma fonte alternativa de fósseis, seja uma fonte alternativa de energia;energia;

As fontes alternativas são divididas nas As fontes alternativas são divididas nas seguintes categorias:seguintes categorias: Não-renováveis:Não-renováveis:

Nuclear e geotérmica;Nuclear e geotérmica; Renováveis:Renováveis:

Solar, hidráulica, eólica e biomassa.Solar, hidráulica, eólica e biomassa.

Energia NuclearEnergia Nuclear

É a energia obtida do núcleo dos átomos de determinados elementos químicos;

O aproveitamento pode ser feito por dois processos distintos: Fissão Divisão do núcleo de átomos

pesados;

Fusão União de dois átomos leves.

Como consequência destes dois processos ocorre a liberação de energia;

Urânio

Fragmentos de Fissão

Nêutron

Energia

Representação do Processo de Fissão Nuclear

Energia NuclearEnergia Nuclear 1942 - Primeira reação de fissão controlada pelo Homem;

Conduziu ao uso do urânio como explosivo e como fonte de calor para produzir vapor e energia elétrica.

Em média, um quilograma de óxido de urânio (U3O8), produz uma quantidade de energia equivalente a 11,36 m3 de petróleo ou 17,9 toneladas de carvão.

O urânio natural é constituído de uma mistura de três isótopos, obedecendo a seguinte proporção:

U – 238 99,3%

U – 235 0,7%

U – 234 0,005%

• O urânio 235 é o único material fissionável encontrado naturalmente, sendo essencial para a produção de energia.

• Na maioria dos reatores nucleares, principalmente nos PWR’s, o urânio 235 deve estar presente em uma concentração da ordem de 3%.

ENERGIA NUCLEARENERGIA NUCLEAR

Comparação entre os Sistemas Convencional e Nuclear Comparação entre os Sistemas Convencional e Nuclear para Geração de Energia Elétricapara Geração de Energia Elétrica

Impactos Ambientais Associados Impactos Ambientais Associados à Energia Nuclearà Energia Nuclear Com relação aos impactos ambientais

associados à geração de energia pelo urânio, deve-se considerar as etapas relativas:

à extração e beneficiamento do minério de urânio; fabricação dos elementos combustíveis; e queima destes nos reactores nucleares.

Uma grande preocupação associada à energia nuclear esta relacionada aos rejeitos radioativos;

Podem resultar em significativo impacto sobre a saúde da população e sobre o meio ambiente, devido a ação da radiação ionizante.

Energia GeotérmicaEnergia Geotérmica Conversão do calor natural em energia para Conversão do calor natural em energia para

aquecimento ou geração de electricidade;aquecimento ou geração de electricidade;

Um exemplo do aproveitamento da energia Um exemplo do aproveitamento da energia geotérmica data de 1904, na Itália;geotérmica data de 1904, na Itália;

É uma fonte não renovável de energia caso a É uma fonte não renovável de energia caso a taxa de utilização seja maior que a de geração taxa de utilização seja maior que a de geração de calor;de calor;

O processo de geração de calor no interior do O processo de geração de calor no interior do planeta é completamente compreendido;planeta é completamente compreendido; Está associado ao movimento de placas tectônicas e Está associado ao movimento de placas tectônicas e

decaimento radioativo de isótopos naturais.decaimento radioativo de isótopos naturais.

Energia GeotérmicaEnergia Geotérmica O aproveitamento da energia geotérmica pode O aproveitamento da energia geotérmica pode

ser feito de duas formas:ser feito de duas formas: Utilização do calor para geração de energia elétrica a Utilização do calor para geração de energia elétrica a

partir do vapor d’água;partir do vapor d’água; Utilização de água subterrânea, para aquecimento ou Utilização de água subterrânea, para aquecimento ou

resfriamento de edifícios.resfriamento de edifícios. Os impactos ambientais podem ser menos Os impactos ambientais podem ser menos

intensos que aqueles causados por outras intensos que aqueles causados por outras fontes, mas não são desprezíveis:fontes, mas não são desprezíveis: Poluição sonora, emissão de gases, alteração do solo Poluição sonora, emissão de gases, alteração do solo

e poluição térmica.e poluição térmica. O seu aproveitamento não depende do O seu aproveitamento não depende do

transporte e beneficiamento de grandes transporte e beneficiamento de grandes quantidades de materiais.quantidades de materiais.

Fontes Renováveis de EnergiaFontes Renováveis de Energia

São todas aquelas direta ou indiretamente São todas aquelas direta ou indiretamente derivadas da energia solar:derivadas da energia solar: Energia hidráulica, que é continuamente obtida Energia hidráulica, que é continuamente obtida

devido ao ciclo hidrológico, que depende da devido ao ciclo hidrológico, que depende da energia do sol;energia do sol;

Energia dos ventos, relacionada à movimentação Energia dos ventos, relacionada à movimentação de massas de ar;de massas de ar;

Energia acumulada nas plantas pelo processo de Energia acumulada nas plantas pelo processo de fotossíntese, das quais se pode obter fotossíntese, das quais se pode obter combustíveis.combustíveis.

Energia Solar

TOceanos

Células SolaresVapor CaldeiraEnergia

HidráulicaVento

Geradores Mecânicos

Turbo Geradores

Coletores (Passivos e ativos)

Eletricidade Aquecimento Biocombustíveis

InstalaçõesAgriculturaIndustrias

Usuários

ResidênciasComércioAgriculturaIndustriasGoverno

Usuários

AutomóveisComércioAgriculturaIndustriasGoverno

Usuários

Processamento

Biomassa e Resíduos Urbanos

(Biomassa Reciclada)

Uso da Energia Proveniente do SolUso da Energia Proveniente do Sol

Aproveitamento da Energia Solar DiretaAproveitamento da Energia Solar Direta

Energia Solar DiretaEnergia Solar Direta Sistemas ativos necessitam de dispositivos

mecânicos, para fazer com que o ar, a água, ou outro fluido, circule através de colectores solares;

Coletores solares (aquecedores): são painéis planos constituídos por uma cobertura de vidro

sobre uma caixa com as paredes internas pintadas de preto, dentro da qual a água circula no interior de tubos metálicos.

Os raios solares de pequeno comprimento de onda atravessam a cobertura de vidro e são absorvidos pelo revestimento interno da caixa.

A temperatura da água que circula no interior dos tubos pode variar de 38 oC a 93 oC.

Painéis solares funcionam da mesma forma que as estufas utilizadas para o cultivo de determinados tipos de plantas.

Representação Esquemática de um Painel SolarRepresentação Esquemática de um Painel Solar

Luz International Solar Farm (capacidade de produção para atender 540.000 pessoas – USA)

1 – Coletores solares; 2 – Caldeira a gás; 3 – Sistema turbogerador; 4 – Gerador de Vapor e superaquecedor solar; 5 – Sistema de Controle; 6 – Torre de Resfriamento; 7 – Interconexão com a rede de distribuição.

Representação Esquemática da Central Luz InternationalRepresentação Esquemática da Central Luz International(Deserto de Mojave, Sul da Califórnia)(Deserto de Mojave, Sul da Califórnia)

Energia Solar DiretaEnergia Solar Direta Células fotovoltaicas são um outro tipo de

dispositivo utilizado para o aproveitamento da energia solar;

Estas convertem a luz do sol diretamente em energia elétrica, utilizando um material semicondutor sólido.

São utilizadas células solares feitas de silício, ou outro material, e componentes eletrónicos, apresentando poucas ou nenhuma parte móvel.

A eficiência de conversão de energia solar em energia elétrica varia de 10% a 25%;

Tem-se uma expectativa para o limite superior da eficiência de conversão da ordem de 30%.

Energia Solar DiretaEnergia Solar Direta O aproveitamento desta energia é já uma realidade e

cada vez mais competitiva em relação as outras fontes disponíveis;

É uma alternativa para aproveitamento em pequena escala e locais remotos;

Com relação aos impactos ambientais, pode-se dizer que o uso de energia solar direta não é significativo;

Não ocorre a emissão de poluentes para o meio ambiente;

Deve-se considerar os impactos ambientais resultantes da extracção dos recursos naturais para a fabricação e montagem dos sistemas coletores.

Quando se fala em sistemas de grande capacidade, os impactos são mais significativos;

Energia HidráulicaEnergia Hidráulica

Energia HidráulicaEnergia Hidráulica

O aproveitamento da energia hidráulica em O aproveitamento da energia hidráulica em centrais hidroeléctricas é bastante eficiente, centrais hidroeléctricas é bastante eficiente, chegando a 96 %;chegando a 96 %;

Isto resulta em um baixo custo de produção;Isto resulta em um baixo custo de produção; Os principais impactos estão relacionados aos Os principais impactos estão relacionados aos

reservatórios;reservatórios; Grandes áreas alagadas, alteração das caraterísticas Grandes áreas alagadas, alteração das caraterísticas

do fluxo e da qualidade da água.do fluxo e da qualidade da água. Além da centrais hidroelétricas tradicionais Além da centrais hidroelétricas tradicionais

pode-se fazer o aproveitamento da energia das pode-se fazer o aproveitamento da energia das marés.marés.

Energia EólicaEnergia Eólica Já é utilizada á longo tempo, remontando a época das

antigas civilizações chinesas e persas, até aos nossos dias.

Recentemente tem sido utilizada para a geração de energia elétrica;

Os ventos são resultantes do aquecimento diferencial da superfície da Terra, o que dá origem a massas de ar com diferentes quantidades de calor e densidades;

O potencial para a geração de energia a partir do vento é enorme;

A sua exploração é já uma realidade ao nível mundial e no nosso país também.

Energia EólicaEnergia Eólica

A partir de julho de 1992 começou-se a produzir energia elétrica a partir de turbinas eólicas, na ilha de Fernando de Noronha com uma turbina de 75 kW;

A capacidade instalada em Portugal está em constante crescimento, pelo que não vamos arriscar qualquer número.

Energia EólicaEnergia Eólica O uso de energia eólica não irá solucionar todos

os problemas relacionados à demanda de energia eléctrica;

Com relação aos aspectos ambientais, o uso da energia eólica também apresenta algumas desvantagens, destacando-se as seguintes:

Projectos de demonstração indicam que as vibrações dos moinhos de vento podem produzir ruídos significativos;

Os moinhos de vento podem interferir nas transmissões de rádio e televisão;

A paisagem local é alterada; Ocupação de grandes áreas para a instalação dos moinhos; Morte de pássaros que colidem com as pás dos moinhos.

BiomassaBiomassa Combustível de biomassa é um novo nome dado ao

mais antigo combustível utilizado pelo Homem; Matéria orgânica, como plantas e restos de animais que

podem ser queimados diretamente ou convertidos para uma forma mais conveniente e depois queimados para o aproveitamento da energia.

Pode-se queimar a madeira diretamente em um fogão a lenha, ou então, converter a mesma em carvão e depois queimá-lo.

Até o final do século XIX a madeira foi a principal fonte de energia em todo o Mundo.

Ainda hoje, mais de 1 bilião de pessoas utilizam a madeira como principal fonte de energia, seja para aquecimento ou para a preparação de alimentos.

BiomassaBiomassa O aproveitamento de energia pode ocorrer por várias

rotas: Queima directa para a produção de electricidade ou para

aquecimento da água ou do ar; Aquecimento da biomassa para a obtenção de combustível

gasoso; Destilação ou processamento da biomassa para produzir

combustíveis como o etanol, metanol ou metano. Fontes de biomassa combustível incluem os produtos

florestais e agrícolas e o lixo urbano que pode ser incinerado;

A produção líquida de energia é baixa, sendo necessária uma considerável quantidade de energia para a sua coleta e transporte.

Células de CombustívelCélulas de Combustível

Actualmente estão a ser desenvolvidas Actualmente estão a ser desenvolvidas pesquisas visando a transformação direta da pesquisas visando a transformação direta da energia química dos combustíveis em energia energia química dos combustíveis em energia elétrica;elétrica;

Entre os principais combustíveis que podem ser Entre os principais combustíveis que podem ser utilizados destacam-se:utilizados destacam-se: Hidrogénio (mais comum);Hidrogénio (mais comum); Metanol;Metanol; Etanol;Etanol; Gás natural. Gás natural.

Células de CombustívelCélulas de Combustível O aproveitamento da energia é feita em dispositivos O aproveitamento da energia é feita em dispositivos

adequado;adequado; Estes dispositivos são constituídos por eletrodos Estes dispositivos são constituídos por eletrodos

metálicos, solução de eletrólito e membranas metálicos, solução de eletrólito e membranas poliméricas, para manter a separação entre os poliméricas, para manter a separação entre os reagentes;reagentes;

Oxigênio e hidrogênio ou outro combustível são Oxigênio e hidrogênio ou outro combustível são alimentados à célula;alimentados à célula;

Para que o processo ocorra é necessário uma Para que o processo ocorra é necessário uma quantidade inicial de energia para promover a ionização quantidade inicial de energia para promover a ionização dos reagentes;dos reagentes;

No processo é gerado um fluxo de elétrões entre os No processo é gerado um fluxo de elétrões entre os eletrodos, o qual pode ser utilizado para carregar uma eletrodos, o qual pode ser utilizado para carregar uma bateria ou accionar um motor elétrico.bateria ou accionar um motor elétrico.

Representação Esquemática de uma Célula de Representação Esquemática de uma Célula de CombustívelCombustível

Células de CombustívelCélulas de Combustível

O hidrogênio e oxigênio podem ser obtidos pela O hidrogênio e oxigênio podem ser obtidos pela eletrólise da água, utilizando-se energia eólica eletrólise da água, utilizando-se energia eólica ou solar;ou solar;

A utilização de gás natural ou outro combustível A utilização de gás natural ou outro combustível que contenha hidrogênio, nas células de que contenha hidrogênio, nas células de combustível gera menor poluição do que a combustível gera menor poluição do que a queima em dispositivos convencionais;queima em dispositivos convencionais;

A eficiência das mesmas independe do seu A eficiência das mesmas independe do seu tamanho e do nível de produção de energia. tamanho e do nível de produção de energia.

ConclusõesConclusões O Mundo está a mover-se para uma nova era, da quase

total dependência dos combustíveis fósseis, para uma maior utilização de fontes alternativas e renováveis de energia;

Cada alternativa oferece um caminho para sair do dilema energético, criado pelo crescimento populacional e desenvolvimento tecnológico;

A avaliação das alternativas disponíveis e a seleção da combinação mais adequada entre as mesmas é o desafio que cada País deverá enfrentar;

Deve-se desenvolver modelos específicos para cada região, visando o melhor aproveitamento dos recursos disponíveis, com o menor impacto sobre o meio ambiente.