Bases Conceituais da Energia Q1/2017. Professor: Sergio Brochsztain. (sites.google.com/site/sergiodisciplinasufabc)

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1 Bases Conceituais da Energia Q1/2017 Professor: Sergio Brochsztain (sites.google.com/site/sergiodisciplinasufabc)

2 capacidade que um corpo, uma substância ou um sistema físico têm de realizar trabalho

3 Energia primária é o recurso energético da forma que se encontra na natureza exemplos: carvão, petróleo, gás natural, energia eólica (ventos), energia solar, energia hídrica (quedas de água), biomassa, urânio

4 (Secundária) Energia final (secundária) é a energia na forma que é disponibilizada aos usuários exemplos: eletricidade, gasolina, diesel, etc... obs: expressa em unidades com significado comercial (kwh, litros, etc...)

5 (Secundária) Existem formas de energia primária que podem ser disponibilizadas diretamente aos usuários, coincidindo nesses casos com a energia secundária exemplos: gás natural lenha

6 Centros de transformação: Refinarias de petróleo Usinas termoelétricas Usinas hidroelétricas Usinas nucleares

7 Cadeia energética energia 1 aria centro de transformação energia 2 aria uso final

8 Fontes não-renováveis FONTES DE ENERGIA PRIMÁRIA Combustíveis fósseis: Energia Nuclear Petróleo Gás Natural Carvão Mineral Fontes não convencionais Fontes renováveis Hídráulica Solar Eólica Biomassa Marés Geotérmica

9 Fontes de Energia Primária

10 Principais fontes de energia utilizadas pelo ser humano Petróleo Transportes Não-renováveis Combustíveis fósseis Gás natural Carvão Eletricidade Uso doméstico* Eletricidade Energia nuclear Eletricidade Biomassa (ex: etanol) Transportes Energia hídrica Eletricidade Renováveis Energia eólica Eletricidade Energia solar Eletricidade, uso doméstico* *aquecimento, fogões

11 Histórico do uso de energia pela humanidade Antiguidade (homem das cavernas) até a revolução industrial ( 1850) - Uso doméstico*: Lenha (ainda é muito utilizada) -Transportes: Tração animal (cavalo) Embarcações (a vela ou a remo) * aquecimento, preparação de alimentos

12

13 Histórico do uso de energia pela humanidade Revolução industrial : introdução do carvão como fonte de energia trens e navios a vapor

14 Principais fontes de energia O carvão e o petróleo trocaram de papéis na virada do século XX

15 Atualmente, o desenvolvimento da civilização se apóia maciçamente nos combustíveis fósseis (economia do carbono) combustíveis fósseis: Petróleo Gás natural Carvão

16 = Oferta total de energia primária (OTEP)

17 Matriz Energética Mundial (2005)

18 Matriz Energética Mundial (2005) outros combustíveis fósseis 87% 13%

19 Desenvolvimento dos países emergentes (China, Índia, Brasil, etc...)

20

21

22 Matriz Energética Brasileira (2005)

23 Matriz Energética Mundial (2005) Matriz Energética Brasileira (2005)

24 Consumo de energia - renovável x não-renovável renovável não-renovável renovável não-renovável 93% 56% 7% 44% Mundo Brasil

25 Evolução da Matriz Energética Brasileira 25% biomassa: 17% derivados da cana 8.2% lenha

26 Apesar de ter uma matriz energética limpa, o Brasil é um dos principais contribuintes para o aquecimento global, através da derrubada da floresta amazônica

27 Geração elétrica - Combustíveis fósseis (usinas termoelétricas) - Nuclear (usinas nucleares) - Hidríca (usinas hidrelétricas) - Eólica, geotérmica, marés - Solar

28 É possível produzir energia elétrica a partir de várias fontes primárias:

29 geração elétrica mundial por tipo de combustível (2013) (eólica, solar, etc...) matriz elétrica mundial (2013)

30 geração elétrica no Brasil por tipo de combustível (2015) 8.0% biomassa 3.5% eólica 0.1% solar

31 Como transformar energia mecânica em energia elétrica:

32 Como transformar energia mecânica em energia elétrica: Gerador elétrico

33 Como o carvão é usado para gerar eletricidade: Usina termoelétrica Eficiência energética: 30 40% Energia química (carvão) Energia térmica (água) Energia mecânica Energia elétrica

34 Como o carvão é usado para gerar eletricidade: Usina termoelétrica

35 O carvão é a principal fonte de geração elétrica mundial Muitos países tem o carvão como principal fonte de eletricidade

36 O carvão representa cerca de ¼ da matriz energética mundial

37 os combustíveis fósseis e as mudanças climáticas

38 Mudanças climáticas desde o início da revolução industrial (queima de carvão)

39 Como a energia nuclear é usada para gerar eletricidade: Usina nuclear Energia nuclear (urânio) Energia térmica (água) Energia mecânica Energia elétrica

40 Como a energia nuclear é usada para gerar eletricidade reações nucleares: Fissão do urânio: reação usada nas usinas nucleares Fusão do hidrogênio: reação que ocorre no sol (não é usada para geração elétrica)

41 O uso da energia nuclear para gerar eletricidade é menos difundido do que o do carvão Carvão: cerca de 25% matriz energética mundial Nuclear: menos de 10% da matriz energética mundial

42 Mesmo assim, vários países tem a energia nuclear como contribuição importante para a geração elétrica Participação da energia nuclear na geração elétrica: França 78% Alemanha 28% Japão 25% EUA 20% Vantagens: - Não emite gás carbônico - Disponibilidade de urânio Desvantagens: - Risco de acidentes - Descarte de resíduos (lixo nuclear)

43

44 Como a energia hídrica é usada para gerar eletricidade: Usina hidroelétrica Energia limpa!!

45 roda d agua: usada antigamente em moinhos, etc... Energia mecânica (fluído em movimento) Energia mecânica (roda girando) Energia potencial (água em repouso) Energia cinética (água em movimento) Energia cinética (roda girando) Trabalho

46 Como a energia hídrica é usada para gerar eletricidade: Usina hidroelétrica Energia mecânica (fluído em movimento) Energia elétrica

47 Como a energia eólica é usada para gerar eletricidade: parques eólicos Energia limpa!! Energia mecânica (fluído em movimento) Energia elétrica Mesmo princípio das hidroelétricas: vento move a turbina que é acoplada a um gerador

48 Energia geotérmica: Energia mecânica (fluído em movimento) Energia elétrica Mesmo princípio das hidroelétricas: Água fervente que vem do subsolo (origem vulcânica) movimenta a turbina que é acoplada a um gerador Energia limpa!! (só gera vapor de água) Usina geotérmica (Islândia)

49 Energia das marés: Energia mecânica (fluído em movimento) Energia elétrica Mesmo princípio das hidroelétricas: a água do mar em movimento aciona as turbinas Energia limpa!!

50 Energia solar: Térmica: uso doméstico (aquecimento de água)

51 Energia solar: Fotovoltaica: geração elétrica (célula fotoelétrica) Energia solar Energia elétrica Energia limpa!!

52 Energias renováveis (solar, eólica, geotérmica, etc...) ainda representam uma fração pequena da matriz energética mundial

53 Transportes: - Gasolina (automóveis de passeio) - Petróleo - Diesel (caminhões, ônibus, tratores) - Querosene de aviação (QAV) (aviões) - Biomassa: aditivo aos derivados de petróleo (ex: etanol na gasolina biodiesel no diesel) - O carvão já foi o principal combustível para transportes (locomotiva a vapor)

54 Usos do petróleo combustíveis (gasolina, diesel, QAV, etc...) - 90% mundo petróleo bruto REFINARIA não combustíveis (lubrificantes, asfalto, etc...) insumos petroquímicos (etileno, benzeno, etc...)

55 GASOLINA O processo de combustão: pistão funcionamento de um motor a gasolina (4 tempos)

56

57 Motor a combustão (automóvel) Energia química Energia mecânica

58 Motor ciclo Otto x ciclo Diesel Eficiência 30% Eficiência 40%

59 Cadeia energética energia 1 aria centro de transformação energia 2 aria uso final

Fonte Características Vantagens Desvantagens

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