Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA) Engenharia Ambiental 1º semestre/2018

Transcrição

1 Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA) Engenharia Ambiental 1º semestre/2018

2 Antonio Cesar Germano Martins

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4 Energia para tudo

5 Uso de combustíveis e eletricidade nos Estados Unidos em BTU no ano de Fonte:

6 Fonte:

7 Fonte:

8 Conteúdo Fontes Renováveis x Não Renováveis e Conservação de Energia. Mecânica e Termodinâmica da Energia. O Ambiente e a Necessidade de Energia. Hidroeletricidade. Energia Solar. Energia Eólica. Energia Nuclear, Geotérmica e dos Oceanos. Petróleo e Gás Natural. Carvão. Biodiesel. Etanol. Biomassa. Matriz Energética Nacional e Consumo Nacional. Gestão Ambiental e Responsabilidade Ambiental das Empresas

9 Critérios de Avaliação P1 + P2 F1+ F2 MF = 0,7* + 0,1* + 0,2* 2 2 AE P1 e P2 são avaliações somativas F1 e F2 são avaliações formativas AE é a nota da participação em atividades extras em sala e/ou fora dela OBS: a P3 substituirá a avaliação perdida (P1 ou P2), somente para alunos que justificaram formalmente o não comparecimento a P1 ou a P2 e tiveram a solicitação deferida

10 Datas das Provas 20/03 AF1 17/04 P1 10/05 AF2 14/06 P2 21/06 P3 28/06 - Exame

11 Exame Conforme alterado pela Resolução UNESP 75/2016, o Parágrafo único do artigo 11 da Resolução UNESP 106/12 estabelece: No caso da realização do exame previsto ao artigo 81 do Regimento Geral, a nota final será dada pela média aritmética simples entre a média do período regular (semestre) e a nota do exame. MFA = Média Final do Aluno MFA = (MF + NE) / 2 NE = Nota de Exame. Se a MFA 5, aluno aprovado. Caso a MFA for menor do que 5, aluno reprovado.

12 Exame Para os alunos que necessitarem fazer o exame, será disponibilizado um roteiro de estudos, realizado plantão para esclarecimentos referentes ao conteúdo e ministrada uma prova que será utilizada para avaliar o desempenho final. 04/07 - Avaliação

13 Viagem agendada (parte das atividades extras) Usina de Angra dos Reis 04 de maio

14 BÁSICA: Bibliografia HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. São Paulo: Ed. Thompson, ARMAROLI, N.; BALZANI, V. Energy for a sustainable world. Weinheim: Wiley-VCH, FOX-PENNER, P. Smart Power: Climate Change, the Smart Grid, and the Future of Electric Utilities. Washington: Island Press, RISTINEN, R.A. Energy and the Environment. 2a ed. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., HALIDAY, D., RESNICK, R. e WALKER, J. Física. Volume 2. 6a Edição. Rio de Janeiro: Editora Livros Técnicos e Científicos, HOLMAN, J.P. Heat Transpher. 9a Edição. Boston: Ed. McGraw Hill, COMPLEMENTAR: ALDABÓ, R. Energia eólica. São Paulo: ArtLiber, NELSON, V.C. Introduction to renewable energy. Boca Raton: CRC press, TIPLER, P.A. Física para Cientistas e Engenheiros. Volume 1. 4 a Edição. Rio de Janeiro: Editora Livros Técnicos e Científicos, 2002.

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16 Fontes de energia Hidroeletricidade Energia Solar Energia Eólica Energia Nuclear Geotérmica dos Oceanos Petróleo e Gás Natural Carvão Biomassa Eletromagnetismo Eletromagnetismo Mecânica Física Nuclear Termodinâmica Mecânica Termodinâmica Termodinâmica Termodinâmica

17 INTRODUÇÃO Capítulo 1 HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. São Paulo: Ed. Thompson, 2011.

18 No início a civilização utilizava a força dos músculos. Fonte de energia: alimentos

19 Foram em seguida adicionadas a tração animal, o uso da água e do vento

20 A sociedade pré-industrial contava apenas com fontes renováveis de energia: Hídrica Eólica Solar Biomassa Não podem ser esgotadas, pois são encontradas na natureza em grande quantidade ou possuem a capacidade de regeneração por meios naturais. O Sol é uma fonte de energia renovável?

21 No começo do século XVIII, com o processo de industrialização, passou-se a queimar combustíveis fósseis para produzir vapor para as máquinas inventadas Thomas Savery em 1698 Thomas Newcomen em 1705/12 James Watt,1763 Motivação de Watt: aumentar sua eficiência e minimizar os custos com o carvão utilizado como combustível

22 O primeiro poço de petróleo moderno começa a funcionar em 1859 nos Estados Unidos

23 Consumo de petróleo no mundo mil barris/dia Ano Fonte: Anuário Estatístico Brasileiro do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis ANP

24 Números grandes 1 barril de petróleo tem 160 l Consumo mundial (2015): mil barris por dia *160 l/dia= l/dia População mundial = 7,5 bilhões de pessoas Consumo per capita por dia = 2 l / habitante / dia

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28 Preço do Barril de Petróleo em U$

29 preços baixos do petróleo beneficiam a economia e o consumidor final desestimulam equipamentos mais eficientes reduzem esforços de novas fontes aumentam a poluição ambiental

30 A questão do aumento da demanda

31 Energia e Sustentabilidade de José Goldemberg publicado na Rev. Cult. e Ext. USP, São Paulo, n.14, pp , nov. 2015

32 Dois caminhos para atender a demanda Aumentar a produção através das fontes convencionais ou novas formas de gerar energia e/ou Economizar (Conservação de Energia)

33 Consumo de energia = energia demandada pela atividade x frequência da atividade Frequência da atividade Para se diminuir a frequência da atividade deve-se mudar o estilo de vida Para se diminuir a energia demandada pela atividade deve-se aumentar a eficiência dos equipamentos e dispositivo Energia demandada pela atividade

34 Exemplo de melhoria da eficiência Uma lâmpada de 60 W, consume a cada segundo de funcionamento 100 J (1 caloria = 4,186 J). Uma lâmpada de LED (Light emitter diode) de 4,5 W apresenta um fluxo luminoso próximo ao de uma lâmpada incandescente de 60W, pois é muito mais eficiente.

35 Considerando que a tarifa da energia elétrica é de R$ 0,24324/kWh, qual a economia ao se utilizar uma lâmpada de LED de 10W no lugar de uma lâmpada incandescente de 60 W durante 1 hora por dia em um mês? kwh é uma medida de consumo de energia elétrica

36 Consumo da lâmpada de 60 W R$ 0, h..60w = kwh R$ 0, =R$ 0, Consumo da lâmpada LED de 10 W R$ 0, h..10w = kwh R$ 0, =R$ 0, Economia de R$ 0,36486 (83%) em um mês

37 Qual o pay back da lâmpada LED nesta situação? Trazer esta cálculo na próxima aula (27/02). Para isto deve-se fazer uma pesquisa do preço de mercado de uma lâmpada de LED de 10 W. Para se fazer uma análise, deve-se também buscar a vida útil média da lâmpada de LED de 10 W.

38 Porque dar ênfase na conservação de energia: O investimento em conservação de energia gera um retorno melhor do que o investimento em suprimentos de energia, afirmou a International Energy Agency em 1987 (é mais barato economizar um barril de petróleo do que desenvolver um barril de uma fonte alternativa) A conservação dará mais tempo para o desenvolvimento de fontes alternativas Redução da poluição ambiental É mais rápido implementar políticas de conservação do que construir usinas de geração de energia No caso de combustíveis fósseis, permitirá manter uma reserva para outros fins que não a geração de energia Mudança no estilo de vida (bicicleta ao invés de carro)

39 Todos devem conservar igualmente? Brazil Germany USA Total Primary Energy Consumption 299 Mtoe (2015) 305 Mtoe (2015) 2,196 Mtoe (2015) Primary Energy Consumption per capita 1.4 toe (2013) 3.7 toe (2013) 6.9 toe (2013) Total Electricity Consumption 514 TWh (2015) 521 TWH (2015) 3,848 TWh (2015) Electricity Consumption per capita 2.5 MWh (2013) 7.0 MWh (2013) 12.9 MWh (2013) GDP 3.2 trillion $ (2015) 3.9 trillion $ (2015) 18.0 trillion $ (2015) GDP per capita 15,600 $ (2015) 47,000 $ (2015) 56,100 $ (2015) Primary energy consumption per GDP kgtoe/$ kgtoe/$ kgtoe/$

40 Unidades 1 barril de petróleo = 42 galões americanos 1 galão americano = 3,78 l 1 barril de petróleo = 159 l 1 btu = 252 calorias 1 caloria = 4,186 J 1 btu é a quantidade de energia necessária para aumentar em 1 grau F a temperatura de 1 lb de água 1 tep (toe) = 11,63x10 3 kwh

41 Tarefa de casa para 27/02 Ler capítulo 1 do livro Trazer o cálculo do payback Assistir ao vídeo James Watt e a Máquina a Vapor no youtube