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1 Banco de questões n.º1 Tema Terra em transformação Energia Lê o texto seguinte 1 : Introdução A grande diferença entre a nossa civilização e as anteriores é a capacidade de transformar e utilizar energia de forma sistemática. Tudo começou com a máquina a vapor, que transforma energia química em mecânica e que esteve na origem da Revolução Industrial, primeiro em Inglaterra e depois nos outros países. Com o desenvolvimento dos estudos sobre a electricidade aprendeu-se a produzir energia eléctrica e mais tarde a transformá-la em energia mecânica (motores), em química (electrólise), em radiante (lâmpadas), etc. A chamada crise energética resulta naturalmente da utilização crescente de matérias-primas cuja transformação permite obter energia. No princípio, ninguém se preocupou com o facto de que os combustíveis fósseis, primeiro o carvão e depois o petróleo, tinham reservas limitadas. De facto, estes materiais fósseis são renováveis, mas o tempo de formação é de milhões de anos e o seu consumo é cada vez mais rápido, razão por que se consideram não renováveis, pois a capacidade natural de os repor pode tornar-se insuficiente. Da crescente demanda de energia, resultou o alargamento da utilização dos combustíveis fósseis ao gás natural, hoje bastante utilizado. Grande parte da energia eléctrica produzida é consumida na indústria, sendo também largamente utilizada noutras aplicações não industriais. As razões da sua grande utilização derivam da facilidade de a produzir, de a transportar, de a transformar e de a usar. Além disso, é não poluente, inodora e sem ruído. A produção de energia eléctrica Para a produzir utilizam-se todos os processos conhecidos. A maioria deles resulta de três formas básicas de transformação de energia: a partir de energia mecânica (centrais hidroeléctricas), da energia química (centrais termoeléctricas) e da energia radiante (centrais fotovoltaicas). Energia fotovoltaica As centrais fotovoltaicas transformam energia radiante recebida do Sol directamente em energia eléctrica. Este processo foi pensado como uma boa solução, já que a matéria-prima é gratuita, mas tem vários problemas. Um deles é o custo das instalações. Outro é a limitação da energia disponível por unidade de área, que não é possível aumentar, o que limita o volume global de produção. Outro ainda, importante, é o rendimento baixo das células solares, o que limita o aproveitamento da energia (utilizam de 15 a 26% da energia electromagnética disponível). Por fim, contrariamente à primeira impressão de ser um processo não poluente, os seus componentes são dificilmente recicláveis, quando atingem o fim da sua vida útil. Energia hidroeléctrica As centrais hidroeléctricas são um excelente processo de produzir energia eléctrica a partir da energia cinética das massas de água em rios e das marés, já que é totalmente não poluente e completamente renovável. É uma fonte importante largamente utilizada em todo o Mundo e de que a barragem de Itaipu, no Brasil, é um bom exemplo. Os únicos problemas são os custos das instalações e a limitação à existência de condições naturais. Energia maremotriz O aproveitamento da energia das marés (energia maremotriz) foi iniciado em La Rance, na França, em A central tem uma potência de 240 MW, produzindo energia nos dois sentidos da corrente. Existem poucos lugares no Mundo onde seja rentável a instalação destas centrais, havendo poucas mais centrais construídas, além desta. Por outro lado, desistiu-se da construção de uma segunda central em 1 Adaptado de 1

2 França, por se considerar mais rentável a solução nuclear. Prevê-se que não será construída nenhuma central deste tipo no Mundo nos próximos 10 anos. Energia das ondas Uma outra solução hidroeléctrica é a que aproveita a energia das ondas. A central Limpet, na Escócia, foi inaugurada em Outubro de 2000, com uma potência de 500 kw (capacidade para alimentar 400 habitações). Pode ser um recomeço promissor. Já antes havia sido tentado outro tipo de solução, mas foi abandonado por não ser rentável. Energia eólica No campo das transformações de energia mecânica em eléctrica refira-se a energia eólica que é cada vez mais utilizada, mas cujos valores de produção são naturalmente baixos, de acordo com a energia disponível, o que limita também os locais adaptados às condições mínimas de produção. Existem situações de pequena produção em locais mais ou menos ermos em que as produções a partir de energia fotovoltaica ou da eólica podem ser vantajosas, já que precisam duma assistência mínima e dispensam as instalações de transporte de energia a partir de outras redes. Um caso particular é o de pequenas ilhas. A produção eólica apresenta alguns problemas relacionados com a manutenção, devido aos locais altos onde normalmente são instalados os geradores e ao peso das hélices, e também, no caso de grandes campos eólicos, devido à extensa área que ocupam. Energia termoeléctrica As centrais termoeléctricas transformam a energia do vapor ou gás sob pressão em energia eléctrica. Centrais clássicas Nas centrais clássicas são usados os combustíveis fósseis e nas nucleares usam-se combustíveis radioactivos. Estes tipos de centrais são actualmente os que maior quantidade de energia produzem, pelo facto de ser possível produzir energia em qualquer local e em qualquer quantidade, ao contrário dos casos anteriores, que estão limitados geograficamente e no volume de produção. É natural, apesar disto, serem escolhidos os locais mais vantajosos, como sejam os que estão na proximidade de cursos de água e os que têm facilidade de acesso de matérias-primas, por via terrestre ou marítima. Os problemas das centrais termoeléctricas residem principalmente na obtenção das matériasprimas, normalmente não renováveis, e no facto de serem poluentes. No caso da energia nuclear acresce ainda o problema da eliminação dos resíduos radioactivos, muito perigosos durante largos períodos de tempo. Energia geotérmica Uma excepção nas centrais termoeléctrica clássicas, que utiliza energia renovável e gratuita, é o caso das centrais geotérmicas que usam energia térmica existente nas entranhas da terra em regiões vulcânicas, como acontece em Itália e nos Açores (Portugal). O processo de funcionamento é análogo ao das restantes centrais clássicas com algumas adaptações às condições particulares de obtenção do vapor sob pressão. Naturalmente que os locais onde é possível este tipo de aproveitamento estão limitados apenas a algumas regiões. Fissão nuclear Energia nuclear As grandes quantidades de energia obtidas a partir da transformação da matéria em energia foram deduzidas teoricamente por Einstein e aplicadas na prática de uma forma controlada por Fermi, numa primeira pilha atómica experimental. A maior facilidade de produzir energia de uma forma não controlada e a existência de uma guerra em curso, levaram à sua primeira utilização em bombas, com consequências devastadoras. A sua utilização pacífica na produção controlada de energia levou mais algum tempo e 2

3 afigurou-se como uma esperança para a Humanidade, pelo facto de resolver os problemas energéticos de um modo mais económico. No entanto, dois problemas se põem em relação a esta forma de energia. Um deles já foi referido, o da eliminação dos resíduos, e o outro tem a ver com o facto de que a energia nuclear actualmente obtida, por fissão nuclear, utilizar combustíveis também não renováveis. Fusão nuclear Outra esperança, sempre adiada, reside na energia nuclear obtida por fusão nuclear, já experimentada também em bombas (de hidrogénio). Há décadas que vem sendo estudada a utilização desta forma de produção de energia eléctrica, mas dificuldades, até agora inultrapassáveis, têm impedido a sua aplicação. Estas dificuldades têm a ver com a necessidade de atingir temperaturas do interior das estrelas e como confinar o material a essa temperatura. Uma grande vantagem da fusão nuclear será a utilização de um combustível inesgotável, barato e não poluente, o hidrogénio, na forma dos seus isótopos deutério e trítio, abundantes nos oceanos. Esta forma de energia resolveria, pensa-se, o problema energético. Um grama da mistura deutério / trítio pode produzir tanta energia como 60 gramas de urânio, combustível das centrais nucleares por fissão. A substituição da energia nuclear Apesar das suas vantagens, os riscos da energia obtida pela fissão nuclear têm levado à tentativa da sua substituição, mesmo antes do terrível desastre de Chernobyl, em Os problemas da energia nuclear residem também nas enormes somas necessárias para o seu financiamento, actualmente difícil, no tempo de cerca de 8 anos para a construção, nos perigos dos detritos radioactivos resultantes da sua laboração (problema que continua sem solução satisfatória), nas despesas inerentes à sua desmontagem após o termo do seu tempo de vida útil cerca de 30 anos. Além disso, a matéria-prima é não renovável. As vantagens resultam de o preço da energia ser muito competitivo e de não contribuir para o efeito de estufa, como acontece com as centrais térmicas clássicas. O custo do kwh em França é de 20 a 21 cêntimos para o nuclear e de 19 a 28 cêntimos para o gás, sendo o preço do kwh do nuclear menos dependente de flutuações do custo do combustível do que no caso do gás. O ouro verde: biocarburantes Biocarburantes são os carburantes obtidos a partir duma matéria-prima vegetal. Dois motivos levaram ao seu desenvolvimento: a alta dos preços do petróleo, verificada primeiramente em 1973, e a poluição gerada pelos gases de escape resultantes da utilização dos carburantes clássicos. O Brasil desempenhou um papel pioneiro neste domínio quando o Governo lançou, em 1975, o programa "Proalcool", com a utilização de combustíveis contendo 22% de etanol obtido da cana-de-açúcar. Em França produz-se etanol a partir de trigo. Existem duas vias de pesquisa na área dos biocarburantes. Uma delas refere-se ao etanol e a um composto orgânico denominado ETBE e a outra aos óleos vegetais e seus derivados. Em certas regiões agrícolas dos EUA é utilizado o "gasohol", carburante com 10% de etanol. A sua grande vantagem é poder ser usado nos motores convencionais sem qualquer modificação destes. Existem alguns problemas com esta solução, nomeadamente em presença de água, daí a via do ETBE, obtido da mistura de etanol com isobuteno, ter muitas vantagens técnicas, económicas e antipoluidoras. Por isso, a produção mundial em 2000 aproxima-se já dos 3 milhões de toneladas por ano. Também é possível utilizar misturas com etanol, para o que é preciso adaptar os motores. Há no Brasil 4,5 milhões de veículos assim equipados, verificando-se resultados ecológicos positivos. Há, no entanto, quem seja de opinião que, embora emitindo menos gases prejudiciais como os óxidos de carbono, o uso generalizado de biocarburantes pode produzir outros efeitos perigosos, nomeadamente os relacionados com problemas de brônquios. 3

4 1. Faz as seguintes palavras cruzadas : Horizontais 5. Energia produzida com aproveitamento do vento. 7. Energia obtida de matéria-prima vegetal. Verticais 1. Energia produzida aproveitando o calor das regiões vulcânicas. 2. Energia produzida nas barragens. 3. Energia obtida através das marés. 4. Energia produzida utilizando painéis solares. 6. Energia obtida por reacções nucleares. 4

5 2. Faz a associação das imagens: 2.1 (A) Energia nuclear 2.2 (B) Energia geotérmica 2.3 (C) Energia eólica 2.4 (D) Energia hidroeléctrica 2.5 (E) Energia maremotriz 5

6 Crédito das imagens: Completa as frases retiradas do texto. 3.1 A grande diferença entre a nossa e as anteriores é a capacidade de e energia de forma. 3.2 Grande parte da energia produzida é na, sendo também largamente utilizada noutras aplicações não. As razões da sua grande utilização derivam da de a, de a, de a e de a. Além disso, é não, inodora e sem ruído. 3.3 Para a produção de utilizam-se todos os processos conhecidos. A maioria deles resulta de três formas básicas de de energia: a partir de energia (centrais hidroeléctricas), da energia (centrais termoeléctricas) e da energia (centrais fotovoltaicas). 3.4 As centrais transformam a energia do ou sob pressão em energia eléctrica. 3.5 Uma excepção nas centrais termoeléctrica clássicas, que utiliza e gratuita, é o caso das centrais que utilizam energia térmica existente nas entranhas da terra em regiões, como acontece em Itália e nos (Portugal). 3.6 são os carburantes obtidos a partir duma matéria-prima. Dois motivos levaram ao seu desenvolvimento: a do petróleo, verificada primeiramente em 1973, e a gerada pelos gases de escape resultantes da utilização dos carburantes clássicos. 4. Todas as formas de energia que estudaste são manifestações de apenas duas formas de energia. Quais são elas? 6

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