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PAMPULHA
PROF.: PAULO SERGIO
COLÉGIO SANTA MARIA
ENERGIA
“A energia é um dos insumos básicos e de
fundamental importância para o
desenvolvimento e auto-suficiência
econômica de uma nação.
Uma nação que não tem a produção própria
de energia não é uma nação independente.”
O que são fontes de energia ?
Entende-se por energia a capacidade de
realizar trabalho. São determinados
elementos que podem produzir ou
multiplicar o trabalho: os músculos, o sol, a
força das águas, o vento, a eletricidade, etc.
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PRIMÁRIAS É A ENERGIA NA FORMA DE
RECURSOS NATURAIS
NÃO RENOVÁVEIS – NÃO PODEM SER
RECUPERADAS ESPONTANEAMENTE OU MESMO
PELA AÇÃO HUMANA EX: PETRÓLEO, CARVÃO
MINERAL, GÁS NATURAL, URÂNIO, ETC
RENOVÁVEIS – REGENERAM-SE
ESPONTANEAMENTE OU PELA AÇÃO HUMANA
EX: VENTO, ONDA DO MAR, MARÉS, ÁGUA,
ENERGIA TÉRMICA DOS OCEANOS, SOL, DAS
PLANTAS E ANIMAIS
SECUNDÁRIAS
É A ENERGIA NAS FORMAS PARA AS
QUAIS A ENERGIA PRIMÁRIA PODE
SER CONVERTIDA
ELETRICIDADE, GASOLINA, VAPOR, ETC
ANTIGAS /ARCAICAS FORÇA MUSCULAR TANTO ANIMAL QUANTO
HUMANA, FOGO
MODERNAS CARVÃO MINERAL, PETRÓLEO,
HIDROELETRICIDADE, NUCLEAR
ALTERNATIVAS ENERGIA SOLAR, EÓLICA, DAS MARÉS,
GEOTÉRMICAS E OUTRAS
Algumas classificações sobre energia
Fontes e usos de energia
Relembrando a Geofísica
O carvão é uma rocha sedimentar,
combustível, formada a partir de
vegetais que se encontravam em
diferentes estágios de
conservação e que sofreram
soterramento com compactação
em bacias pouco profundas.
Decompõe-se a matéria vegetal,
sob pequena espessura de água,
dando-se a gelificação da matéria
orgânica.
HULHA
Os estágios ou tipos de carvão de
acordo com o teor calorífico são:
TURFA - É a primeira fase. Refere-se à deposição e putrefação dos
restos vegetais em ambientes de várzeas ou de pântanos. Apresenta
baixo teor calorífico.
LINHITO - É o segundo estágio. Trata-se de material escuro e que ainda
apresenta elevado percentual de água e baixo percentual de carbono.
HULHA – É a terceira etapa, ou carvão propriamente dito. É sólida, tem
cor negra e pode ser transformada em coque (carvão metalúrgico).
ANTRACITO – É o último estágio. Apresenta elevado teor de carbono
(90 a 96%), cor negra, brilho vítreo e elevada dureza. É muito utilizado
para aquecimento doméstico.
TURFA LINHITO ANTRACITO
TLHA
O quadro abaixo mostra como ocorre a evolução da
composição elementar, desde vegetais até o termo mais
evoluído do carvão mineral que é o Antracito, quase
carbono puro:
Cinturão carbonífero do Sul do Brasil
Fonte Wilson Teixeira e outros, Decifrando a Terra,p.474
Maiores produtores de carvão
mineral (em Mtep)
Maiores consumidores de carvão
mineral (em Mtep)
PAÍS Mtep % PAÍS Mtep %
1º China 1289,6 41,1 1º China 1311,4 41,3
2º EUA 587,2 18,7 2º EUA 573,7 18,1
3º Austrália 215,14 6,9 3º Índia 208,0 6,5
4º Índia 181,0 5,8 4º Japão 125,3 3,9
5º África do Sul 151,8 4,8 5º África do Sul 97,7 3,1
6º Rússia 148,2 4,7 6º Rússia 94,5 3,0
7º Indonésia 107,5 3,4 7º Alemanha 86,0 2,7
8º Polônia 62,3 2,0 8º Coréia do Sul 59,7 1,9
9º Alemanha 51,5 1,6 9º Polônia 57,1 1,8
10º Cazaquistão 48,3 1,5 10º Austrália 53,1 1,7
26 BRASIL 2,2 0,1 21º BRASIL 13,6 0,4
TOTAL 3135,6 100 TOTAL 3177,5 100
PRODUÇÃO E CONSUMO DE CARVÃO MINERAL MUNDIAL
FONTE: BP.2008 Mtep = Milhões de toneladas equivalentes de petróleo
MINAS
DE
CARVÃO
PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO CARVÃO MINERAL
- TERMELÉTRICA -
USINA TERMELÉTRICA DE CANDIOCA - RS
PETRÓLEO
PETRÓLEO
É uma substância viscosa, mais leve que a água, composta de quantidades de carbono e de hidrogênio (hidrocarboneto) e quantidades bem menores de oxigênio, nitrogênio e enxofre.
É formado pelo processo de decomposição orgânica – restos de vegetais, algas, alguns tipos de plâncton e restos de animais marinhos – ocorridos durante centenas de milhões de anos da história geológica.
Condições para a formação do petróleo
Inicialmente deve haver matéria orgânica adequada à geração do petróleo, sofrendo a ação de temperatura e de pressão por períodos longos.
Esse material orgânico deve ser preservado da ação de bactérias aeróbicas.
O material orgânico depositado não deve ser movimentado por longos períodos.
O inicio do processo de formação do petróleo está relacionado com o inicio da decomposição dos primeiros vegetais que surgiram na terra.
Embora semelhante ao carvão quanto a composição (hidrocarbonetos), o petróleo possui certas características especiais: por ser fluido, pode migrar para além de sua fonte geradora e acumular-se em estruturas sedimentares.
Ocorre normalmente em rochas sedimentares depositadas sob condições marinhas.
1. Arábia Saudita (OPEP) 10,782
2. Rússia 9,790
3. Estados Unidos 8,514
4. Irã (OPEP) 4,174
5. República Popular da China 3,973
6. Canadá 3,350
7. México 3,186
8. Emirados Árabes Unidos (OPEP) 3,046
9. Kuwait (OPEP) 2,741
10. Venezuela (OPEP) 2,643
11. Noruega 2,466
12. BRASIL 2,402
13. Iraque (OPEP) 2,385
14. Argélia (OPEP) 2,180
15. Nigéria (OPEP) 2,169
1. Arábia Saudita (OPEP) 8,406
2. Rússia 6,874
3. Emirados Árabes Unidos (OPEP) 2,521
4. Irã (OPEP) 2,433
5. Kuwait (OPEP) 2,390
6. Noruega ¹ 2,246
7. Angola (OPEP) 1,948
8. Venezuela (OPEP) 1,893
9. Argélia (OPEP) 1,888
10. Nigéria (OPEP) 1,883
11. Iraque (OPEP) 1,769
12. Líbia ¹(OPEP) 1,597
13. Cazaquistão 1,185
Principais Exportações Principais Produtores
O PETRÓLEO NO MUNDO
Valores de produção em 2008, em milhões de barris por dia Fonte: Departamento de Estatística dos E.U.A.
Brasil – áreas produtoras de petróleo
UM BARRIL DE PETRÓLEO PRODUZ ...
um barril = 159 litros
Gás Natural
Muitas vezes em uma mesma jazida petrolífera encontramos o gás natural,
que tem no metano o seu principal componente. Podemos encontrá-lo
dissolvido no óleo ou formando uma grande cobertura gasosa. Outras vezes
em verdadeiros bolsões gasosos isolados, próximo à superfície terrestre.
Baixo impacto ambiental: é um combustível ecológico. Sua queima produz uma combustão limpa, melhorando qualidade do ar.
Facilidade de transporte e manuseio.
Vetor de atração de investimentos: a disponibilidade do gás atrai novas empresas, contribuindo para a geração de empregos na região.
Segurança: por ser mais leve que o ar, o gás se dissipa rapidamente na atmosfera em caso de vazamento. O que não acontece com o gás de cozinha(GLP) que é mais pesado que o ar.
Vantagens do gás natural
Principais gasodutos brasileiros - 2007 -
Usina termelétrica com gás natural na Região Norte do País, nas proximidades de Manaus
HIDRELETRICIDADE
Vantagens da hidroeletricidade:
Utiliza recurso renovável e de baixo custo.
Não é poluente, não influindo no efeito estufa.
O acúmulo de água da represa facilita a prática da irrigação e serve de
abastecimento à população.
Desvantagens:
Desmatamentos e inundações da áreas com prejuízo à fauna e à flora, além de provocar o efeito estufa já que as áreas
alagadas destroem a vegetação; a decomposição da madeira submersa pode gerar gases prejudiciais ao meio-ambiente.
Sua construção é onerosa e bastante demorada.
A formação do lago provoca o deslocamento de populações ribeirinhas,
fato que constitui alto custo social.
Energia nuclear
ENERGIA NUCLEAR
Numa usina atômica, o calor é produzido pela fissão
nuclear realizada no reator.
Turbinas eólicas em alto mar, próximo a Copenhague,
Dinamarca.
ENERGIA EÓLICA
Vantagens para a sociedade em geral
É inesgotável;
Não emite gases poluentes nem gera resíduos;
Diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE).
Vantagens para as comunidades onde se inserem
os Parques Eólicos Os parque eólicos são compatíveis com outros usos e
utilizações do terreno como a agricultura e a criação de
gado;
Criação de emprego;
Geração de investimento em zonas desfavorecidas;
Principais Desvantagens da energia eólica
Provoca um impacto visual considerável, principalmente para os moradores em redor, a instalação dos parques eólicos gera uma grande modificação da paisagem;
Impacto sobre as aves do local: principalmente pelo choque destas nas pás, efeitos desconhecidos sobre a modificação de seus comportamentos habituais de migração;
Impacto sonoro: o som do vento bate nas pás produzindo um ruído constante (43dB(A)). As habitações mais próximas deverão estar, no mínimo a 200m de distância.
A intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a electricidade é necessária, tornando difícil a integração da sua produção no programa de exploração;
Energia eólica
ENERGIA SOLAR
A Energia solar:
designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia eléctrica ou mecânica.
• A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente.
• As centrais necessitam de manutenção mínima.
• Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável.
Vantagens da energia solar
• A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão. • Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão.
• Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar pode ser maior do que a energia gerada por ele.
• Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia.
• Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia.
Desvantagens da energia solar
• Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade. • As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja).
Distribuição diária média entre 1991-1993 da energia solar recebida pela Terra ao redor do Mundo. Os círculos pretos representam a área necessária para suprir toda a demanda de energia do planeta Terra.
Energia Solar
Solar One, a maior central solar do
mundo, situada na Califórnia.
ENERGIA GEOTÉRMICA
Capta-se o vapor de água por meio de
tubulações instaladas no
subsolo. O vapor de água chega à usina e
movimenta as turbinas, gerando energia mecânica
ASPECTOS POSITIVOS ASPECTOS NEGATIVOS
• Uma das mais benignas fontes de energia.
• Mais barata que os combustíveis fósseis.
• A emissão de gases poluentes
(CO² e SO4) é praticamente nula.
• Produz energia independente de variações como chuva, níveis de rios, etc.
• A área requerida para a instalação da usina é pequena.
• Baixo custo de operação, devido ao baixo custo do combustível.
• Geração de empregos (mão de obra barata e especializada).
• É uma energia muito cara e pouco rentável.
• A energia deve ser posta em uso no campo geotérmico ou próximo dele.
• O calor perdido aumenta a temperatura ambiente.
• Emissão de ácido sulfídrico com odor desagradável, corrosivo e nocivo à saúde.
• Altos custos para reconhecimento e pesquisa local.
ENERGIA DE BIOMASSA Esta energia é resultado da decomposição de materiais orgânicos como, por exemplo, esterco, madeira, resíduos agrícolas, restos de alimentos entre outros.
Principais formas aproveitáveis da biomassa no estado bruto: 1 - Madeira 2 - Produtos e resíduos agrícolas 3 - Resíduos florestais 4 - Resíduos pecuários 5 – Lixo urbano.
A biomassa (massa biológica) é a quantidade de matéria orgânica produzida numa determinada área de um terreno e é capaz de gerar gases que são transformados, em usinas específicas, em energia.
• É renovável; • Gera baixas quantidades de poluentes; • Geração de energia através da biomassa pode contribuir para a diminuição do efeito estufa e do aquecimento global; • Baixo custo de aquisição; • Não emite dióxido de enxofre; • As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente que as provenientes de combustíveis fósseis; • Menor risco ambiental. • Oportunidades de empregos nas regiões rurais;
- BIOMASSA - Pontos Positivos -
BIOMASSA - pontos negativos -
• Menor poder calorífico; • Maior possibilidade de geração de material particulado para a atmosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos para remoção de material particulado; • Dificuldades no estoque e armazenamento.
Biomassa
ENERGIA DOS OCEANOS
Atualmente a energia das ondas é uma das formas de energia dos oceanos que apresenta maior potencial de exploração, tendo em conta a força das ondas e a imensidão dos oceanos.
Há quatro tipos de energia maremotriz: Energia térmica dos oceanos, energia das marés, energia das correntes e energia das ondas
A energia das ondas tem origem direta no efeito dos ventos, os quais são gerados pela radiação solar incidente.
Desvantagens: As instalações não podem interferir com os cursos de navegação e devem ser capazes de resistir a tempestades marítimas, e ainda assim, serem sensíveis o suficiente para receberem energia das ondas; Instalações de potência reduzida; Requer uma geometria da costa especial e com ondas de grande amplitude.
Vantagens: É uma energia renovável; Não produz qualquer tipo de poluição.
- Matriz energética mundial – 2005
- Matriz energética do Brasil - 2007
CONSUMO MUNDIAL POR TIPO DE ENERGIA - 2008
Fonte: International Energy Outlook - 2009
Consumo energético mundial por Continentes
Tipo de usina Vantagens Desvantagens
HIDROELÉTRICA • Emissão de gases causadores
do efeito estufa muito baixa.
• Baixo custo
• Impacto social e ambiental do
represamento do rio.
• Dependência (limitada) das
condições climáticas.
TERMOELÉTRICA
A CARVÃO
• Baixo custo de construção e
combustível.
• Alta produtividade.
•Independência das condições
climáticas.
• Emissão de gases de efeito
estufa muito alta (é a que mais
emite).
• Poluição local do ar com
elementos que causam chuva
ácida e afetam a respiração.
TERMOELÉTRICA
A GÁS NATURAL
• Baixo custo de construção.
• Independência das condições
climáticas.
• Baixa poluição local
(comparada à termoelétrica a
carvão).
• Emissão de gases de efeito
estufa alta (menor que a do
carvão, porém significativa).
• Custo de combustível muito
oscilante (atrelado ao petróleo).
Tipo de usina Vantagens Desvantagens
TERMOELÉTRICA
A BIOMASSA
• Baixo custo de construção e
combustível.
• Emissão de gases de efeito
estufa praticamente se anula (o
ciclo do carbono fica perto de
ser fechado).
• Independência das condições
climáticas.
• Disputa do espaço do solo
com a produção de alimentos.
• Caso haja desmatamentos
para o cultivo, cria um novo
problema ambiental.
NUCLEAR
• Emissão de gases de efeito
estufa praticamente inexistente.
• Alta produtividade.
• Independência das condições
climáticas.
• Alto custo (exige
investimentos em segurança).
• Produção de rejeitos
radioativos.
• Risco de acidentes (a
probabilidade é baixa, mas os
efeitos são gravíssimos).
Tipo de usina Vantagens Desvantagens
EÓLICA • Emissão de gases de efeito
estufa praticamente inexistente.
• Impacto ambiental mínimo.
• Baixa produtividade.
• Dependência das condições
climáticas.
• Poluição visual.
FOTOVOLTAICA • Baixo impacto ambiental. • Alto custo.
• Baixa produtividade.
... E agora ? ...
... É COM VOCÊS ...
