Balanço energético terrestre

Transcrição

1 Balanço energético terrestre

2 CS esp =1.37 kw / m!. CS max sup =1kW / m! Potência da radiação solar= TW

3 Balanço energético global

4 Situação térmica da Terra desde a revolução industrial

5 Crosta terrestre - transporte condutivo Q -Fluxo térmico Q= k("t/"z) m tºc Dados inseguros Q=0.07W/m 2 250!t/!z=20ºC/km K=3.5w/m/ºC Q1 calcáreo 500 xisto!t/!z=47ºc/km K=1.5w/m/ºC Q granito!t/!z=21ºc/km K=3.3w/m/ºC Q3 Alto gradiente térmico observado na crosta, implica transporte de calor por condução. Se continuar no manto a 200 km t # 4000º.

6 Situação térmica do globo No manto "t/"z estima-se em 0.3ºC/km. O transporte de calor deve ser assim diferente Crosta Velocidade(km/sec) Litosfera Manto ondas S Ondas P Astenosfera Mesosfera Núcleo Externo 3000 Prof. (km) 4000 Líquido 5000 Núcleo Interno 6000 Composição ondas S Sólido Reologia Adaptado de Kearey and Vine (1990), Global Tectonics. Blackwell Scientific. Oxford.

7 Fluxo térmico na crosta continental!fluxo térmico nos continentes é igual a soma de calor mantélico q 0 e da produção propria da crosta da q= q 0 +da da Fontes prof. q 0

8 Fluxo térmico na crosta oceânica!fluxo térmico atravès da crosta oceânica representa fundamentalmente o transporte passivo do calor mantélico

9 Fontes do calor terrestre interno

10 Fluxo térmico a escala global 65 mwm -2 média de oceano e 101 mwm -2 nos continentes, média global 87 mwm -2

11 Productividade calorífica (10 12 W/kg) Evolução temporal dos componentes do fluxo térmico Perda de calor = 4.2*10 13 W 70% radiogénico + 30% primordial Total 232 Th t 1/2 = 1.4*10 10 a 238 U t 1/2 = 4.47*10 9 a 40 K t 1/2 = 1.25*10 9 a 235 U t 1/2 = 7.04*10 8 a T (Ma) Geosfera/isótopo 238 U (ppm) 232 Th (ppm) 40 K (%) $w/m 3 Volume (m 3) Prod. Total (W) Crosta continental * *10 13 Crosta oceânica * *10 12 Manto * *10 13 Total 2.9 *10 13

12 Radioactividade em Monchique Maciço Monchique! Bacia do Odelouca Boina Bacia do Arade Portimão! Arade Estuary Albufeira! 5 km! Atlantic Ocean!

13 Transporte do calor no manto Aparecimento e o vigor da convecção define parâmetro R - o nº de Rayligh (sem dimensões) 500 km ºC l. continental l. oceânica R = " #$t a # g# % # z3 & #'!R< 2000 todo calor é transportado por condução.!no manto!=2*10-5 K -1, g=10ms -1 "=4.66 tm -3, k=10-6 m 2 s -1, #=10 21 Pa s assim R# 10 6 o que indica convecção vigorosa núcleo Adiabata mantélica Perfil hipotético de temperatura no manto terrestre

14 Dois modelos de convecção no manto! em curta escala de tempo (sísmos) manto comporta-se como corpo elástico! a escalo de tempo geológico manto flui atraves de deformação dos cristais, em estado sólido!os limites físicos de fluxo são: a) interface com núcleo, este também em estado de convecção b) base de litosfera de profundidade variada até 200 km

15 Consumo global de energia TW Petr. Carv. Biomassa Nuclear Gas Hidro Renov. (Total: 15.6 TW)

16 Potencial para energias renováveis Forma Potencia envolvida [TW] Potencia tecn. exequível[tw] Hidroelectrica Instalado 0.7 Circulação atmosférica (ventos) 50 2 Geotérmica Solar Biomassa fotosintetizada 10% do total da fotsint (90 TW) 5. Necessidades actuais da humanidade (un. trabalho) 4*10 20 J/a = 1.1 *10 17 Wh 1Wh = 3.6*10 3 J

17 Energia geotérmica Terceira em termos de importância forma de energia renovável (após hidroeléctrica e a biomassa). A Islândia e a campeã do aproveitamento: 88% do aquecimento de casas 16% de energia eléctrica

18 . Aproveitamento directo para aquecimento de casas Adaptado sobretudo a fontes de baixa entalpia, max 60ºC

19 Central de aproveitamento directo (Flash steam), mais correntes. Água sobreaquecida e despressurizada na câmara onde é produzido o vapor que movimenta as turbinas Larderello 1904 Potência geotérmica total no globo 8500MW. Portugal 16 MW

20 Central a ciclo binário: Água do fundo de de poços é conduzida a superfície e a energia térmica é transferida para um líquido orgânico de temperatura de ebulição mais baixa para produzir vapor e movimentar turbinas. Casa Diablo - Montanhas Rochosoas

21 Hot Dry Rocks - Rocha Quente Seca: Água de superfície é injectada no fundo de poços onde aqueçe. Na superfície a energia térmica é transferida para um líquido orgânico de temperatura de ebulição mais baixa para produzir vapor e movimentar turbinas

22 Energia geotérmica Fluxo médio na superfície continental W/m 2 Total potencial geotermal nos continentes 11.6 TW Total potencial geotermal nos oceanos 30 TW Furos sem vapor após 5 anos! Potencia dum bom furo geotérmico Potencia dum bom furo saudita 5 MW 500 MW

23 Energia e desenvolvimento GDP Per Capita ($1000/Pessoa) Burkina Faso Japan France United Kingdom Mexico El Salvador Bangladesh China Poland Russia USA South Korea Consumo de energia Per Capita (10 6 Btu/Pessoa) Fonte: EIA Country Energy Data Reports

24 Procura energética no mundo e sua evolução se tudo ficar na mesma (2003) Mtoe 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 Nuclear Gás Natural Petroleo Carvão Hidroelectrica Renováveis não hidro

25 Energias renováveis em produção energética de acordo com metas aprovadas US & Canada Europa Japão, Australia & Nova Zelandia % Referencia 2030 Alternativa Referencia 2030 Alternativa Referencia 2030 Alternativa Não hidro Hidro

26 OECD - Emissões CO2 15,000 14,000 13,000 Mt de CO2 12,000 11,000 10,000 9,000 8,000 7, Scenario alternativo Scenário de referencia

27 Perspectiva europeia de produção da energia eléctrica das fontes renováveis R e f e r e n c e V a l u e s f o r E U M e m b e r S t a t e s ' N a t i o n a l I n d i c a t i v e T a r g e t s f o r t h e C o n t r i b u t i o n o f E l e c t r i c i t y P r o d u c e d f r o m R E S t o G r o s s E l e c t r i c i t y C o n s u m p t i o n b y % R E S - E % R E S - E % Directiva 2001/77/EC

28 Combustíveis fósseis vs fontes renováveis A produção global de electricidade vai dobrar dentro de ± 25 anos. As fontes renováveis aumentarão 57%