IDENTIFICANDO OS TIPOS DE FONTES ENERGÉTICAS

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1 IDENTIFICANDO OS TIPOS DE FONTES ENERGÉTICAS A produção e o consumo mundial de energia estão diretamente vinculados às três dimensões do desenvolvimento sustentável: meio ambiente, sociedade e economia. Neste bimestre vamos estudar as principais fontes de energia utilizadas atualmente para entendermos algumas questões: Qual é a importância estratégica das fontes de energia para a economia, a sociedade e o meio ambiente? Qual foi a importância do petróleo e do carvão mineral ao longo do século XX e qual é o papel desses combustíveis no mundo atual? Quais são as formas de obtenção de eletricidade e quais suas vantagens e desvantagens? Qual é o papel das fontes alternativas e da energia nuclear no mundo atual? Por que o uso da biomassa vem crescendo? 1

2 IDENTIFICANDO OS TIPOS DE FONTES ENERGÉTICAS Quais são os recursos energéticos e naturais do mundo contemporâneo que estão disponíveis para a utilização e crescimento das sociedades atuais? 2

3 Observe a figura abaixo. Nela estão contidos vários tipos de fontes de energia. Você conhece alguma delas? 3

4 As primeiras formas de energia As primeiras formas de energia que o homem utilizou foram: o esforço muscular (humano e de animais domesticados), a energia eólica (vento) e a energia hidráulica, obtida pela corrente dos rios. Com a 1ª Revolução Industrial, na 2ª metade do séc. XVIII e 1ª metade do séc. XIX, surgem modernas máquinas, que utilizavam como fontes de energia a madeira e o carvão. Na 2ª metade do século XIX, com a invenção do motor a explosão, o petróleo passou a ser o principal recurso energético. 4

5 FONTES RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS Atualmente, os recursos energéticos que podem ser utilizados pelo homem são de dois tipos: NÃO RENOVÁVEIS RENOVÁVEIS SÃO LIMITADOS E DEMORARAM MILHÕES DE ANOS PARA SE FORMAR (PETRÓLEO, CARVÃO MINERAL E GÁS NATURAL, POR EXEMPLO). SÃO RECURSOS QUE CONTINUAM DISPONÍVEIS DEPOIS DE UTILIZADOS (HIDRELÉTRICA, SOLAR, EÓLICA E OUTRAS). 5

6 Os diversos tipos de biomassa produzidos pelo ser humano, como a lenha, o álcool, o biodiesel e outros, também são considerados fontes renováveis. 6

7 FONTES DE ENERGIA NÃO RENOVÁVEIS As fontes não renováveis são finitas e esgotam-se, como, por exemplo, um poço de petróleo (que não pode ser enchido), pois este combustível é resultado de milhões de anos de decomposição orgânica. As principais fontes não renováveis são: urânio petróleo carvão gás natural 7

8 URÂNIO E A ENERGIA NUCLEAR O que é energia nuclear? Os átomos de alguns elementos químicos, como o urânio, apresentam a propriedade de, através de reações nucleares, transformar massa em energia. Esse princípio foi demonstrado por Albert Einstein. Existem duas formas de aproveitar essa energia para a produção de eletricidade: - Fissão nuclear, onde o núcleo atômico se divide em duas ou mais partículas; - Fusão nuclear, na qual dois ou mais núcleos se unem para produzir um novo elemento. 8

9 Fonte não renovável : Energia Nuclear Em apenas 30 anos, a energia nuclear aumentou a sua participação na produção total de energia elétrica, partindo de um valor extremamente pequeno: 0.1%, para um valor substancial de 17%. O principal motivo para tal aumento é que um grama de urânio produz o equivalente a uma tonelada de petróleo, e essa proporção se reflete na poluição gerada. Para se dar a perspectiva deste desenvolvimento importante, a energia hidrelétrica, cuja tecnologia vem sendo empregada há cerca de um século, participa no balanço elétrico mundial com cerca de 18%, e as perspectivas de um aumento deste valor são limitadas no plano mundial, o que não é o caso da energia nuclear. 9

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11 Em vários países é grande a produção de energia elétrica em usinas nucleares, apesar do alto custo de instalação, funcionamento e conservação. Em muitos deles houve o esgotamento das possibilidades de produção hidrelétrica e há carência de combustíveis fósseis para a produção de energia em centrais termelétricas. Observe os dados da tabela. 11

12 OS PERIGOS DA ENERGIA NUCLEAR Apesar de apresentarem algumas vantagens em relação aos outros tipos de usinas, como, por exemplo, o custo do quilowatt-hora produzido, que é menor que o obtido em usinas termelétricas que utilizam carvão como fonte primária, as usinas nucleares são potencialmente muito mais perigosas por utilizarem fontes primárias radiativas, e demandam um alto custo para a destinação final dos seus rejeitos o lixo atômico. Em caso de acidentes (como o de Tree Mile Island, nos Estados Unidos, em 1979; o de Chernobyl, na Ucrânia, em 1986; e o de Fukushima, no Japão, em 2011, causado por terremoto seguido de tsunami), a radiatividade leva anos ou mesmo décadas para se dissipar. 12

13 O ACIDENTE DE CHERNOBYL Pelo menos 30 pessoas morreram no acidente, no dia 26 de abril de 1986, como consequência da explosão nuclear. De acordo com relatório da ONU divulgado em 2005, mais de 4 mil pessoas morreram ou vão morrer vítimas de doenças provocadas pelos altos níveis de radiação de Chernobyl. 13

14 FONTES DE ENERGIA NÃO RENOVÁVEIS A foto mostra o reator 4 com sua cobertura antiga (à esquerda) e o novo sarcófago em construção (à direita). 14

15 USINAS NUCLEARES DE ANGRA DOS REIS, RJ Angra I A primeira usina nuclear brasileira entrou em operação em Sua potência é de 640 megawatts, o suficiente para suprir uma cidade de 1 milhão de habitantes, como Porto Alegre. Angra II - A segunda usina nuclear brasileira começou a operar em Com potência de megawatts, Angra 2 é capaz de atender ao consumo de uma cidade de 2 milhões de habitantes, como Belo Horizonte. 15

16 USINA NUCLEAR DE ANGRA DOS REIS, RJ A ENCOSTA ONDE FORAM CONSTRUÍDAS AS USINAS 16

17 O PERIGO EM 1985, TONELADAS DE TERRA DESABARAM SOBRE UM LABORATÓRIO DA USINA NUCLEAR EM ANGRA DOS REIS. 17

18 A liberação da energia atômica mudou tudo, menos nossa maneira de pensar. Albert Einstein ( ), físico alemão. 18

19 FONTES NÃO RENOVÁVEIS : COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS Os combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineral e gás natural assim chamados por se originarem de restos de animais e vegetais soterrados com os materiais sólidos que formam as rochas sedimentares) são a principal fonte de energia atualmente em utilização no mundo, com destaque para o petróleo. Veja o gráfico a seguir: 19

20 Em 1973 ocorreu a primeira crise mundial do petróleo, quando o preço desse combustível praticamente quadruplicou em poucos meses. Por isso, ao se compararem os dados estatísticos de energia daquele ano com os recentes, é possível perceber a variação ocorrida na distribuição mundial da oferta energética. 20

21 Observe no gráfico que entre 1973 e 2010 o consumo mundial de energia quase duplicou, passando de 6,1 para 12,7 milhões de toneladas equivalentes de petróleo (TEPs). Dessa forma, embora a participação percentual do petróleo no consumo mundial de energia tenha caído de 46,1% para 32,4%, houve grande aumento quantitativo na sua demanda mundial, que passou de 2,5 para 21 4 milhões de TEPs ao ano.

22 Fontes não renováveis : Petróleo O petróleo é um combustível fóssil de grande importância no nosso dia-a-dia. Existem muitos produtos que derivam do petróleo, como, por exemplo, fertilizantes, roupas, pasta de dentes, garrafas e canetas de plástico. Quase todos os plásticos têm origem no petróleo. O Oriente Médio continua a ser o principal protagonista na indústria petrolífera. 22

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24 Observe que ocorrem grandes variações na cotação do barril de petróleo; de 1970 a 2011 houve oscilação de aproximadamente 11 dólares a 110 dólares em sua cotação média anual no mercado mundial (para saber o valor atual do barril, consulte o site da Opep: < 24

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26 O PETRÓLEO E SEUS PRODUTOS Nas refinarias, o petróleo bruto é separado em vários subprodutos, como mostra o esquema: 26

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28 CARVÃO MINERAL O carvão é considerado um combustível fóssil, porque as jazidas desse minério se formaram há milhões de anos, quando extensas florestas foram submersas, fazendo com que os restos desses vegetais, que são ricos em carbono, se transformassem em um elemento rochoso. Ele é classificado em turfa, linhito, antracito e hulha. Essa distinção existe em razão das condições ambientais e da época de formação.

29 CARVÃO MINERAL Turfa: possui menor teor de carbono; Linhito e hulha, que são os tipos mais abundantes e mais consumidos no mundo (por volta de 80% do total); Antracito: o mais puro (95% de carbono), mas também o mais raro, representando apenas cerca de 5% do consumo mundial. Os maiores produtores mundiais de carvão são a China, os Estados Unidos, a Rússia, o Cazaquistão, a Índia, a Polônia, a Alemanha, a África do Sul e a Austrália.

30 CARVÃO MINERAL Esse combustível fóssil é utilizado, especialmente no aquecimento de fornos de siderúrgicas, na indústria química (produção de corantes), na fabricação de explosivos, inseticidas, plásticos, medicamentos, fertilizantes e na produção de energia elétrica nas termoelétricas (acima).

31 GÁS NATURAL O gás natural é extraído pelo Homem de jazidas subterrâneas, da maioria das quais se extrai também o petróleo. Este gás é inodoro, incolor e mais leve que o ar. A composição do gás natural pode variar bastante e o gás metano é o seu principal componente, podendo conter outros gases em menores proporções.

32 O Brasil importa atualmente 24 milhões de metros cúbicos de gás do país vizinho, cerca de 50% do gás nacional. A Bolívia é fortemente dependente da exportação de gás natural, e com a Argentina autossuficiente no suprimento de gás natural, o Brasil aparece naturalmente como o principal mercado consumidor para o gás boliviano. GASODUTO BRASIL BOLÍVIA

33 As fontes de energia renováveis podem ser utilizadas novamente e são o resultado do aproveitamento de recursos naturais como o Sol, o vento, as marés, as ondas, o calor da Terra e resíduos como restos agrícolas ou lixo orgânico. Além das matériasprimas dessas fontes serem abundantes, utilizá-las significa não esgotá-las. Os recursos renováveis representam atualmente cerca de 20% do fornecimento total de energia no mundo. FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEIS

34 Vantagens e desvantagens das energias renováveis 34

35 O que é biomassa? Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol e transformam em energia química. Esta energia pode ser convertida em eletricidade, combustível ou calor. As fontes orgânicas, que são usadas para produzir energia usando este processo, são chamadas de biomassa. A biomassa é o material que normalmente imaginamos como lixo. Existem três fontes energéticas de origem natural: biomassa sólida; biocombustíveis gasosos; biocombustíveis líquidos. 35

36 Biomassa sólida, biocombustíveis gasosos, biocombustíveis líquidos Biomassa sólida Tem como fonte os produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), os resíduos das florestas e das indústrias conexas e a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos. Biocombustíveis gasosos: biogás Têm origem nos efluentes agropecuários da agroindústria e urbanos (lamas das estações de tratamento dos efluentes domésticos), e ainda nos aterros de resíduos sólidos urbanos. 36

37 Biomassa sólida, biocombustíveis gasosos, biocombustíveis líquidos Biocombustíveis líquidos Existe uma série de biocombustíveis líquidos com potencial de utilização. - biodiesel: obtido principalmente a partir de óleos de girassol, de mamona, de dendê ou da soja, por um processo químico chamado transesterificação. - etanol: é o mais comum dos álcoois e caracteriza-se por ser um composto orgânico, incolor, volátil, inflamável, solúvel em água, com cheiro e sabor característicos. Produzido a partir da fermentação de hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose), com origem em culturas como a cana-de-açúcar ou por processos sintéticos. - metanol: os processos de produção mais comuns são de síntese a partir do gás natural, ou ainda a partir da madeira, através de um processo de gaseificação. A biomassa pode ser aproveitada para produzir eletricidade reduzindo a necessidade de recorrer a outras fontes. 37

38 Vantagens da biomassa Pode ser reutilizada e transformada em outros produtos como papel e fertilizantes; Acumula-se menos lixo nas lixeiras, sendo necessário menos terra para depositar o lixo; Não contribui para o aquecimento global da Terra; Pode ser reduzida, reciclada e reutilizada; Tem baixo custo de aquisição; As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente; Provoca uma menor corrosão dos equipamentos. 38

39 BIOMASSA 39

40 BIODIGESTOR

41 COMO FUNCIONA UMA USINA DE BIOMASSA

42 ENERGIA DAS MARÉS A energia das marés ou energia maremotriz, é uma forma de geração de eletricidade obtida a partir das alterações de nível das marés, através de barragens (que aproveitam a diferença de altura entre as marés alta e baixa) ou através de turbinas submersas (que aproveitam as correntes marítimas). O sistema mais utilizado é o de barragens, que consiste na construção de diques que captam a água durante a alta da maré. Essa água armazenada é então liberada durante a baixa da maré, passando por uma turbina que gera energia elétrica.

43 ENERGIA DAS MARÉS A turbina de 10 milhões (de R$31,7 milhões), chamada de SeaGen está localizada no Norte da Irlanda e atualmente gera energia suficiente para abastecer 150 casas. A turbina funciona como um gerador eólico subaquático e possui dois rotores que são propelidos por um dos fluxos de maré mais rápidos do mundo, com velocidade de até 8 nós, em 43 Strangford Lough. Vídeo

44 ENERGIA DAS ONDAS A energia das ondas é provocada pela ação do vento sobre a superfície do mar. A energia contida nas ondas produz energia mecânica que é transformada em energia elétrica. Quando a onda se desfaz e a água recua, o ar desloca-se em sentido contrário, passa por uma turbina e entra numa câmara para produzir energia. Hoje em dia, utiliza-se mais o movimento de subida/descida da onda para fornecer energia a um gerador que está dentro de um cilindro à superfície da água. Vídeo 44

45 ENERGIA HIDRELÉTRICA A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis em seu curso. Vídeo

46 ENERGIA HIDRELÉTRICA A Usina Hidrelétrica de Itaipu é uma usina hidrelétrica binacional localizada no Rio Paraná, na fronteira entre o Brasil e o Paraguai.

47 ENERGIA HIDRELÉTRICA As usinas hidrelétricas, que têm a maior capacidade instalada de produção no país, produzem energia mais barata e com menos impactos ambientais, quando comparadas às usinas termelétricas e termonucleares. Observe, no gráfico abaixo, o custo de produção de energia elétrica no Brasil, segundo a fonte.

48 ENERGIA HIDRELÉTRICA

49 ENERGIA GEOTÉRMICA É a energia calorífica que vem da terra, resultando do fluxo de calor das camadas mais profundas, devido ao magma e à radioatividade natural das rochas. Este recurso está geralmente associado à áreas de atividade vulcânica, sísmica ou magmática. As altas temperaturas são aproveitadas para a produção de energia elétrica.

50 ENERGIA GEOTÉRMICA

51 ENERGIA GEOTÉRMICA

52 ENERGIA SOLAR A energia solar é obtida através de placas de material semicondutor, como o silício, instaladas nos telhados ou áreas externas de residências e indústrias. Pode ser utilizada no aquecimento e produção de energia elétrica. A vantagem é que ela não emite poluentes. A desvantagem é que ela exige grandes investimentos iniciais. 52

53 A França inaugurou recentemente a primeira estrada solar, pavimentada com painéis solares capazes de produzir energia ESTRADA SOLAR suficiente para abastecer a iluminação pública da pequena cidade de Tourouvre, na Normandia, onde a tecnologia foi instalada. Entretanto, a tecnologia ainda enfrenta barreiras tecnológicas e o alto custo. 53

54 A França inaugurou recentemente a primeira estrada solar, pavimentada com painéis solares capazes de produzir energia ESTRADA SOLAR suficiente para abastecer a iluminação pública da pequena cidade de Tourouvre, na Normandia, onde a tecnologia foi instalada. Entretanto, a tecnologia ainda enfrenta barreiras tecnológicas e o alto custo. 54

55 ENERGIA EÓLICA A energia eólica pode ser obtida através dos movimentos dos ventos captados por pás de turbinas ligadas a geradores. Ela pode ser utilizada na produção de energia elétrica. A vantagem desse tipo de energia é que ela não emite poluentes. A desvantagem é durante a sua geração é produzido um ruído excessivo, além de interferir nas transmissões de ondas de rádio e TV. 55

56 A IMPORTÂNCIA GEOPOLÍTICA DO PETRÓLEO O desenvolvimento econômico está diretamente relacionado ao desenvolvimento de fontes de energia. Assim, quanto mais desenvolvido economicamente é um país, maior é o seu consumo energético. E quanto menos desenvolvido é o país, menor é o seu consumo energético. 56

57 Alguns países, os que consomem mais petróleo do que produzem, precisam importar esse combustível fóssil para poder suprir suas demandas energéticas. 57

58 PAÍS CONSUMO JAPÃO 80% ALEMANHA 60% ESTADOS UNIDOS 25% É O CASO POR EXEMPLO DO JAPÃO, DA ALEMANHA E DOS EUA. 58

59 Há também países que produzem mais petróleo do que o necessário para seus países, o que faz com que se tornem países exportadores de petróleo, como é o caso de alguns países do Oriente Médio, como o Kuwait e a Arábia Saudita. 59

60 PAÍS PRODUÇÃO KUWAIT 665% ARÁBIA SAUDITA 431% Nesse caso específico, produzem, respectivamente, cerca de 665% e 431% a mais do que o necessário para seus países. 60

61 Até 1960, sete grandes empresas petrolíferas dominavam o mundo do petróleo, porém, com a criação da OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo), esse quadro mudou radicalmente. OPEP é formada atualmente por doze países: Arábia Saudita, Irã, Venezuela, Emirados Árabes Unidos, Angola, Nigéria, Iraque, Líbia, Kuwait, Argélia, Qatar e Equador. 61

62 O objetivo da OPEP era unificação dos preços do barril de petróleo e de cotas de produção, para evitar que uma possível superprodução abaixasse o preço do petróleo. Com o passar dos anos, essa organização se fortaleceu, e, com a conscientização de que o petróleo é uma fonte de energia não renovável, os países membros começaram a aumentar os preços dos barris. 62

63 A MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA Matriz energética é o conjunto das fontes primárias e secundárias de energia disponíveis, somado às formas disponíveis para transformá-las e, também, ao modo como essa energia é usada.

64 A MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA Ao compararmos a matriz energética brasileira com a matriz energética mundial, constatamos que nosso país está ecologicamente mais correto do que a média mundial, visto que cerca de 44,1% das nossas fontes energéticas são renováveis: hidráulica e eletricidade, lenha, carvão vegetal, produtos da cana-de -açúcar, além de outras, como gás obtido em aterros, subprodutos de plantações diversas, etc. OBS: OCDE - Organização de Cooperação e de Desenvolvimento Econômico 64