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FONTES DE ENERGIAS ALTERNATIVAS. Algumas das maiores preocupações da humanidade, presentes diariamente em manchetes e no ticiários nos meios de comunicação,

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1 FONTES DE ENERGIAS ALTERNATIVAS

2 Algumas das maiores preocupações da humanidade, presentes diariamente em manchetes e no ticiários 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

3 ENERGIA NUCLEAR Fontes de Energias Alternativas

4 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

5 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

6 Fatos Históricos Descoberta a radioatividade; Primeiro radionuclídeo artificial. Primeira fissão do urânio com nêutrons; Carta de Einstein sobre a possibilidade de os alemães construírem a bomba atômica; Início do programa nuclear norte-americano; Início da construção de um reator nos EUA; Lançamento das bombas atômicas sobre Hiroshima e Nagasaki; Brasil assina Tratado para a Proscrição de Armas Nucleares na América Latina e Caribe; Assinado com os Estados Unidos acordo para a construção de Angra 1; Autorizado funcionamento provisório de Angra 1; Brasil passa a produzir bolo amarelo (yellow cake); Angra 1 entra em operação comercial; Brasil inicia produção de urânio enriquecido. Acidente em Goiânia com césio-137; Entra em vigor o Tratado para a Proscrição de Armas Nucleares na América Latina e Caribe; Início de operação de Angra 2; Entra em operação a usina de enriquecimento nuclear em Resende (RJ).

7 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

8 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

9 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

10 - 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

11 - 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

12 HIDROGÊNIO Fontes de Energias Alternativas

13 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 (H 2 ) e oxigênio (O 2 ), expelindo para o meio ambiente apenas água e calor. HIDROGÊNIO Propriedades O hidrogênio (H 2 ) 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.

14 HIDROGÊNIO Comparativo de quantidade de energia por unidade de massa, entre o hidrogênio e os combustíveis mais usados.

15 Principais formas de produção do hidrogênio HIDROGÊNIO Estima-se que a produção atual de hidrogênio seja apenas 10% da produção de petróleo do mundo

16 É uma tecnologia que compreende um processo eletroquímico que tem como princípio de funcionamento gerar energia elétrica, através da reação dos gases hidrogênio (H 2 ) e oxigênio (O 2 ), 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.

17 Funcionamento básico de uma célula a combustível CÉLULA A COMBUSTÍVEL

18 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 1 0 ônibus movido a hidrogê nio da América latina para circular.

19 Vantagens e desvantagens no uso do hidrogênio como fonte de energia. Hidrogênio DesvantagensVantagens Fonte renovável e inesgotável. Redução da emissão de gases causadores do efeito estufa(CO 2 ) 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.

20 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.

21 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).

22 Fontes de Energias Alternativas ENERGIA GEOTÉRMICA

23 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 C Origem

24 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

25 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

26 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

27 Mapa Geotérmico MAPA REPRESENTANTO AS ZONAS DE MAIOR POTENCIAL GEOTÉRMICO

28 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

29 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.

30 Usina Geotérmica Funcionamento de uma Turbina

31 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.

32 Energia no Brasil e no Mundo 1. Os Estados Unidos possuem 86 projetos geotérmicos em desenvolvimento que irão fornecer mais de MW de capacidade elétrica. Com isso, o país terá um total de 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.

33 Energia no Brasil e no Mundo 6. 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.

34 Vantagens e Desvantagens

35 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.

36 BIOMASSA

37 Biomassa Vantagens da gaseificação da biomassa Gaseificação Industria Biomassa Produtos derivados da biomassa Materiais

38 Biomassa A biomassa é um tipo de matéria utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de materia l 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

39 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; VOLTAR

40 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 e xtraído 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

41 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

42 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


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