Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA)

Engenharia Ambiental

1º semestre/2018

Antonio Cesar Germano Martins

amartins@sorocaba.unesp.br

http://www.sorocaba.unesp.br/#!/graduacao/engenharia-ambiental/paginas-docentes/antonio/teste/es/

Energia para tudo

Fonte: http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/iuri26.htm

Uso de combustíveis e eletricidade nos Estados Unidos em BTU no ano de 1975.

Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2015_Web.pdf

Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2015_Web.pdf

Conteúdo

Fontes Renováveis x Não Renováveis e Conservação deEnergia. Mecânica e Termodinâmica da Energia. OAmbiente e a Necessidade de Energia.Hidroeletricidade. Energia Solar. Energia Eólica.Energia Nuclear, Geotérmica e dos Oceanos. Petróleo eGás Natural. Carvão. Biodiesel. Etanol. Biomassa.Matriz Energética Nacional e Consumo Nacional.Gestão Ambiental e Responsabilidade Ambiental dasEmpresas

Critérios de Avaliação

P1 e P2 são avaliações somativas

F1 e F2 são avaliações formativas

AE é a nota da participação em atividades extras em sala e/ou fora dela

OBS: a P3 substituirá a avaliação perdida (P1 ou P2), somentepara alunos que justificaramformalmente o não comparecimentoa P1 ou a P2 e tiverama solicitação deferida

AEFFPP

MF *2,02

21*1,0

2

21*7,0 +

++

+=

Datas das Provas

20/03 – AF1

17/04 – P1

10/05 – AF2

14/06 – P2

21/06 – P3

28/06 - Exame

Exame

Conforme alterado pela Resolução UNESP 75/2016, oParágrafo único do artigo 11 da Resolução UNESP 106/12estabelece:

“No caso da realização do exame previsto ao artigo 81 doRegimento Geral, a nota final será dada pela média aritméticasimples entre a média do período regular (semestre) e a notado exame”.

MFA = Média Final do Aluno � MFA = (MF + NE) / 2NE = Nota de Exame.

Se a MFA≥ 5, aluno aprovado. Caso a MFAfor menor doque 5, aluno reprovado.

Exame

Para os alunos que necessitaremfazer o exame, serádisponibilizado um roteiro de estudos, realizadoplantão para esclarecimentos referentes ao conteúdoe ministrada uma prova que será utilizada paraavaliar o desempenho final.

04/07 - Avaliação

Viagem agendada (parte das atividades extras)

Usina de Angra dos Reis

04 de maio

BibliografiaBÁSICA:HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. SãoPaulo: Ed.Thompson, 2011.

ARMAROLI, N.; BALZANI, V. Energy for a sustainable world. Weinheim: Wiley-VCH,2011.

FOX-PENNER, P. Smart Power: Climate Change, the Smart Grid, and the Future ofElectric Utilities. Washington: Island Press, 2010.

RISTINEN, R.A. Energy and the Environment. 2a ed. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc.,2006.

HALIDAY, D., RESNICK, R. e WALKER, J. Física. Volume 2. 6a Edição. Rio de Janeiro:Editora Livros Técnicos e Científicos, 2002.

HOLMAN, J.P. Heat Transpher. 9a Edição. Boston: Ed. McGraw Hill, 2002.

COMPLEMENTAR:ALDABÓ, R. Energia eólica. São Paulo: ArtLiber, 2002.

NELSON, V.C. Introduction to renewable energy. Boca Raton: CRC press, 2011.

TIPLER, P.A. Física para Cientistas e Engenheiros. Volume 1. 4a Edição. Rio de Janeiro: Editora Livros Técnicos e Científicos, 2002.

Fontes de energia• Eletromagnetismo

• Eletromagnetismo

• Mecânica

• Física Nuclear

• Termodinâmica

• Mecânica

• Termodinâmica

• Termodinâmica

• Termodinâmica

Hidroeletricidade

Energia Solar

Energia Eólica

Energia Nuclear

Geotérmica

dos Oceanos

Petróleo e Gás Natural

Carvão

Biomassa

INTRODUÇÃO

Capítulo 1

HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. São Paulo: Ed. Thompson, 2011.

No início a civilização utilizava a força dos músculos.

Fonte de energia: alimentos

Foram em seguida adicionadas a tração animal, o uso da água e do vento

A sociedade pré-industrial contava apenas com fontes renováveis de energia:

• Hídrica• Eólica• Solar• Biomassa

Não podemser “esgotadas”, poissão encontradas na natureza emgrande quantidade ou possuemacapacidade de regeneração pormeios naturais.

O Sol é uma fonte de energia renovável?

No começo do século XVIII, com o processo de industrialização, passou-se a queimar combustíveis fósseis para produzir vapor para as máquinas inventadas

Thomas Savery em 1698Thomas Newcomen em 1705/12James Watt,1763

Motivação de Watt: aumentar sua eficiência e minimizar os custos com o carvão utilizado como combustível

O primeiro poço de petróleo moderno começa a funcionar em 1859 nos Estados Unidos

Fonte: Anuário Estatístico Brasileiro do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis 2016 - ANP

84.000

86.000

88.000

90.000

92.000

94.000

96.000

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

mil

barr

is/d

ia

Ano

Consumo de petróleo no mundo

Números grandes

1 barril de petróleo tem 160 l

Consumo mundial (2015): 95000 mil barris por dia

95.000.000*160 l/dia=15.200.000.000 l/dia

População mundial = 7,5 bilhões de pessoas

Consumo per capita por dia = 2 l / habitante / dia

Preço do Barril de Petróleo em U$

preços baixos do petróleo beneficiam a economia e o consumidor final

desestimulam equipamentos mais eficientesreduzem esforços de novas fontesaumentam a poluição ambiental

A questão do aumento da demanda

http://www.plasma.inpe.br/LAP_Portal/LAP_Sitio/Texto/Vantagens_da_Fusao.htm

Energia e Sustentabilidadede José Goldemberg publicado na Rev. Cult. e Ext. USP, São Paulo, n.14 , pp. 33-43, nov. 2015

Dois caminhos para atender a demanda

• Aumentar a produção através das fontes convencionais ou novas formas de gerar energia

e/ou

• Economizar (Conservação de Energia)

Consumo de energia =energia demandada pela atividade x frequência da atividade

Energia demandada pela atividade

Fre

quên

cia

da a

tivid

ade

Para se diminuir a energia demandada pela atividade deve-se aumentar a eficiência dos equipamentos e dispositivo

Para se diminuir a frequência da atividade deve-se mudar o estilo de vida

Exemplo de melhoria da eficiência

Uma lâmpada de 60 W, consume a cadasegundo de funcionamento 100 J (1 caloria =4,186 J).

Uma lâmpada de LED(Light emitter diode)de 4,5 W apresenta umfluxo luminosopróximo ao de uma lâmpada incandescente de60W, pois é muito mais eficiente.

Considerando que a tarifa da energia elétrica é de R$0,24324/kWh, qual a economia ao se utilizar uma lâmpada deLED de 10W no lugar de uma lâmpada incandescente de 60W durante 1 hora por dia emummês?

kWh é uma medida de consumo de energia elétrica

Consumo da lâmpada de 60 W

30ℎ.R$ 0,24324

kWh .60W =

R$ 0,2432410� . 1800 = R$ 0,43783

Consumo da lâmpada LED de 10 W

30ℎ.R$ 0,24324

kWh .10W =

R$ 0,2432410� . 300 = R$ 0,07297

Economia de R$ 0,36486 (83%) em um mês

Qual o pay back da lâmpada LEDnestasituação?Trazer esta cálculo na próxima aula (27/02).

Para isto deve-se fazer uma pesquisa do preçode mercado de uma lâmpada de LEDde 10 W.

Para se fazer uma análise, deve-se tambémbuscar a vida útil média da lâmpada de LEDde10 W.

Porque dar ênfase na conservação de energia:

• “O investimento emconservação de energia gera umretornomelhor do que o investimento emsuprimentos de energia”,afirmou a International Energy Agency em1987 (é mais baratoeconomizar umbarril de petróleo do que desenvolver umbarril deuma fonte alternativa)

• A conservação dará mais tempo para o desenvolvimento de fontesalternativas

• Redução da poluição ambiental

• É mais rápido implementar políticas de conservação do queconstruir usinas de geração de energia

• No caso de combustíveis fósseis, permitirá manter uma reservapara outros fins que não a geração de energia

• Mudança no estilo de vida (bicicleta ao invés de carro)

Todos devem conservar igualmente?

Brazil Germany USA

Total Primary Energy Consumption 299 Mtoe (2015) 305 Mtoe (2015) 2,196 Mtoe (2015)

Primary Energy Consumption per capita 1.4 toe (2013) 3.7 toe (2013) 6.9 toe (2013)

Total Electricity Consumption 514 TWh (2015) 521 TWH (2015) 3,848 TWh (2015)

Electricity Consumption per capita 2.5 MWh (2013) 7.0 MWh (2013) 12.9 MWh (2013)

GDP 3.2 trillion $ (2015) 3.9 trillion $ (2015) 18.0 trillion $ (2015)

GDP per capita 15,600 $ (2015) 47,000 $ (2015) 56,100 $ (2015)

Primary energy consumption per GDP 0.090 kgtoe/$ 0.079 kgtoe/$ 0.123 kgtoe/$

Unidades1 barril de petróleo = 42 galões americanos

1 galão americano = 3,78 l

1 barril de petróleo = 159 l

1 btu = 252 calorias

1 caloria = 4,186 J

1 btu é a quantidade de energia necessária para aumentar em 1 grau F a temperatura de 1 lb de água

1 tep (toe) = 11,63x103 kWh

Tarefa de casa para 27/02

• Ler capítulo 1 do livro

• Trazer o cálculo do payback

• Assistir ao vídeo James Watt e a Máquina a Vapor no youtube