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SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 1 NUCLEAR ENERGY Sumário da 3ª aula 1.Política energética actual 2.Necessidade de uma nova política.

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1 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 1 NUCLEAR ENERGY Sumário da 3ª aula 1.Política energética actual 2.Necessidade de uma nova política energética 3.Novo paradigma energético 4.Energia Nuclear SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA

2 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 2 1. POLÍTICA ENERGÉTICA ACTUAL A política energética dos últimos anos tem sido baseada na queima de combustíveis fósseis, com relevo especial no petróleo Algumas justificações: - Razões históricas resultantes da descoberta do poder calorífico do lume e das invenções da máquina a vapor e do motor de combustão; - O preço do petróleo manteve-se baixo e atractivo até ao início da década de setenta do século passado; F ó sseisH í dricaRenov á veis Nuclear 80%7%3%10%

3 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 3 - Os combustíveis fósseis podem ser usados quer na produção de energia de base (electricidade) quer no importante sector dos transportes; SectorPortugalReino Unido Ind ú stria 32%21% Transportes38%35% Dom é stico 13%30% Servi ç os 9%14% Outros8%- - A energia nuclear tradicional não é facilmente aceite pela opinião pública

4 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 4 2. NECESSIDADE DE UMA NOVA POLÍTICA ENERGÉTICA A queima dos combustíveis fósseis liberta para a atmosfera grandes quantidades de CO e CO 2, provocando perturbações graves no ambiente e no clima.

5 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 5 As jazidas de combustíveis fósseis, especialmente de petróleo e gás natural, estão concentrados em regiões com grande instabilidade política, social e religiosa, o que pode criar problemas políticos e económicos Petróleo Gás natural Carvão

6 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 6 O consumo de energia vai aumentar: - Incremento da população; - Desenvolvimento dos países do chamado terceiro mundo; - Melhoria da qualidade de vida nos países industrializados Os recursos naturais são limitados Combust í vel Anos Carvão300 Petr ó leo 40 G á s Natural 50

7 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 7 Actividade humana Gases c/efeito de estufa Aquecimento global Alterações climáticas IPCC, º relatório UNF CCC 1992 IPCC, º relatório IPCC, º relatório Limitações emissão de GEE [ ] / 1990 Acordos Marraquexe Adopção política do PQ Quioto 1997 Proposta de protocolo Ratificação 2002

8 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 8 As políticas energéticas a médio-longo prazo devem obedecer aos seguintes conceitos: Eficiência Flexibilidade Liberalização Diversidade Inovação 3.1. Eficiência -No consumo, através de programas de poupança de energia em todos os sectores de actividade, mas com ênfase especial no planeamento urbano, nas habitações e nos transportes. 3. NOVO PARADIGMA ENERGÉTICO -Na produção, através da melhoria dos rendimentos das fontes energéticas -Na distribuição, através de um planeamento correcto da localização das centrais eléctricas e da optimização das redes de transporte de energia

9 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula Flexibilidade -As políticas energéticas devem poder adaptar-se com facilidade ao impacto de factores externos 3.3. Liberalização - Os consumidores devem poder escolher os seus fornecedores de energia - Os preços devem ser estabelecidos livremente pelo mercado 3.4. Diversidade -Devemos recorrer a várias formas de energia, de modo a garantir o fornecimento barato, seguro e eficiente

10 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 10 Esgotar as possibilidades de construção de centrais hidroeléctricas Aumentar significativamente o peso das outras energias renováveis - Solar térmica - Passiva - Activa - Solar fotovoltaica - Eólica - Geotérmica - Biomassa (lixos domésticos e resíduos florestais) - Oceanos (marés, ondas, correntes e gradientes térmicos)

11 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 11 Energia nuclear convencional Carvões Limpos (captura de monóxido e dióxido de carbono) Areias Betuminosas (Canadá) e Óleos Pesados (Venezuela) Biocombustíveis - Bioetanol - Fermentação alcoólica de substâncias ricas em hidratos de carbono, utilizando leveduras ou bactérias E, se necessário, recorrer às chamadas energias alternativas: Trigo Centeio CevadaMilho Cereais

12 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 12 Beterraba Batata doceTupinambo Mandioca Sorgo Cana de açúcar Tubérculos Material lenhocelulósico + Abundante e de baixo custo - Recolha e transporte - Maior complexidade técnica do processo - Custo de processamento mais elevado - Biodiesel - Transesterificação de óleos vegetais, gorduras e metanol GirassolColza Soja Óleos usados de fritos

13 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula Inova ç ão oExiste uma consciência crescente de que as fontes energ é ticas actuais podem não ser suficientes para satisfazer as necessidades da Humanidade oPor isso, os governos devem investir no desenvolvimento at é à comercializa ç ão de novas tecnologias energ é ticas oNo estado actual do conhecimento, as c é lulas de hidrog é nio e a fusão nuclear são as duas tecnologias que se apresentam como mais promissoras, respectivamente, a curto-m é dio prazo e a longo prazo,

14 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 14 Solu ç ões alternativas no sector dos TRANSPORTES Combustíveis alternativosCombustíveis alternativos Etanol Etanol BioDiesel BioDiesel Gás Natural Gás Natural Hidrogénio? Hidrogénio? Sistemas de propulsão alternativosSistemas de propulsão alternativos Híbridos, eléctricos... Híbridos, eléctricos... Pilhas de combustível? Pilhas de combustível?

15 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula ENERGIA NUCLEAR 4.1. Introdução A energia nuclear está relacionada com alterações na estrutura dos núcleos atómicos, sendo a única forma de energia que, até agora, foi descoberta no laboratório. As alterações na estrutura dos núcleos podem ocorrer de uma forma espontânea ou em resultado de reacções nucleares Emissão espontânea Um exemplo das alterações espontâneas dos núcleos atómicos é a chamada radioactividade, em que um núcleo instável se transforma num núcleo estável, de menor massa, através da emissão de uma partícula- e/ou de uma partícula- e/ou da emissão de radiação-.

16 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 16 As partículas- são núcleos idênticos aos núcleos dos átomos de hélio, formados por dois protões e dois neutrões, têm carga positiva e o seu percurso no ar é de cerca de 3.5 cm, podendo ser absorvidas por algumas folhas de papel. As partículas- podem percorrer vários metros no ar, podendo ser absorvidas por placas de alumínios. Existem dois tipos de partículas- : (i) - (electrões), que resultam da transformação de um neutrão do núcleo num protão que permanece no núcleo e num electrão que é expelido com grande velocidade; e (ii) + (positrões) que resultam da transformação de um protão num neutrão e num positrão, que é expelido a alta velocidade, até que se anula ao encontrar um electrão com produção de energia sob a forma de radiação electromagnética.

17 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 17 A radiação- não tem nem carga nem massa, sendo a sua energia transportada sob a forma de ondas electromagnéticas que se propagam à velocidade da luz. Esta radiação pode acompanhar a emissão de partículas- ou ou resultar da captura de um electrão do átomo Reacções nucleares As reacções nucleares ocorrem quando um núcleo é bombardeado por uma partícula- ou por um neutrão. A reacção absorve energia (reacção endoenergética) ou liberta energia (reacção exoenergética) consoante os novos núcleos resultantes da reacção tenham maior ou menor massa do que os núcleos iniciais, isto é, estão pior ou melhor ligados que os antigos.

18 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula Reacções exoenergéticas Existem dois tipos de reacções nucleares exoenergéticas: a fissão e a fusão - Fissão Nuclear ou Cisão Nuclear Desagregação de átomos de um elemento pesado: urânio, plutónio - Fusão Nuclear ou Fusão a Plasma Fusão de átomos de dois elementos leves: Deutério, Trítio e Hélio.

19 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 19 Estas reacções conduzem à formação de átomos mais estáveis e à libertação de quantidades significativas de energia devido à redução da massa dos produtos das reacções em comparação com a massa dos reagentes iniciais.

20 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 20 A fissão nuclear consiste na desintegração de um átomo pesado e cindível, através de um conjunto, auto-sustentado, de reacções em cadeia, que produzem como produtos da reacção vários núcleos mais pequenos e alguns sub-produtos como neutrões livres, raios gama e partículas alfa e beta.

21 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 21 A fusão consiste na coalescência de dois átomos de elementos leves.

22 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 22 A fissão nuclear é o processo utilizado nas actuais centrais nucleares para a produção de grandes quantidades de electricidade. A fusão nuclear é a fonte de energia do Universo, que o Homem tenta reproduzir na Terra, de uma forma controlada, de modo a obter uma fonte de energia limpa, praticamente inesgotável, segura, economicamente atractiva e amiga do ambiente.

23 SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA Energia Nuclear 3ª Aula 23 Formas de produzir 1 MW durante um ano: 2500 toneladas de carvão 1500 toneladas de petróleo 700 toneladas de gás natural 25 Kg de urânio 5000 toneladas de CO 2, SO 2, cinzas e metais pesados 4800 toneladas de CO 2, SO 2 e outros 2400 toneladas de CO 2 23 Kg de resíduos, dos quais apenas 1 Kg tem alta actividade 4.5. Vantagens da energia nuclear Não há libertação de gases para a atmosfera criadores do efeito de estufa e das chuvas ácidas A energia nuclear é economicamente atractiva Os combustíveis são abundantes As reacções nucleares são muito potentes 250 gr de Deutério + Trítio ?


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