Ciências do Ambiente

Transcrição

1 Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiente Aula 07 Recursos Energéticos e Meio Ambiente Profª Heloise G. Knapik 1

2 Energia e meio ambiente É melhor utilizar métodos de produção de energia complexos e centralizados, métodos de produção de energia mais simples e amplamente dispersados ou usar uma combinação dos dois? Quais as fontes de energia deveriam ser enfatizadas? Quais os usos de energia deveriam ser enfatizados para obter maior eficiência? NÃO HÁ RESPOSTAS FÁCEIS!!!

3 Tipos de Energia

4 Fontes de Energia Renováveis Energia das marés Energia solar Energia eólica Hidroenergia Biogás Biocombustível líquido Gás hidrogênio Não-renováveis Combustíveis fósseis (petróleo, gás natural, carvão) Derivados de combustíveis fósseis (gasolina, óleo diesel, querosene) Óleos pesados (xisto, alcatrão) Energia nuclear Depósitos geotérmicos confinados

5 Energia nuclear Obtenção: A partir da quebra (fissão) de átomos de urânio Vantagens: Não emite poluentes na geração Requer menores áreas Maiores reservas Desvantagens: Resíduos radioativos Acidentes Custos de construção e operação

6 Energia nuclear Acidentes de importância ambiental Chernobyl, 26 de abril de 1986 Explosão de reator durante um teste de segurança 25 mil mortos Nível 7 (máximo) Intensidade equivalente a mais de 200 Hiroshima 3/4 da Europa teve contaminação EUA, 28 de março de 1979 Falha humana na operação do resfriador Nível mil pessoas evacuadas Japão, 12 de março de 2011 Explosão de reatores da usina de Fukushima após grande terremoto Nível 5 EUA, agosto de 1979 Vazamento de urânio 1000 pessoas contaminadas

7 Energia nuclear Acidentes de importância ambiental

8 Energia nuclear Acidentes de importância ambiental Caso brasileiro: contaminação por Césio 137 Ano: 1987 Local: Goiânia, Goiás Nível 5 Causa: descarte inadequado de equipamento de radioterapia (abandonado no prédio, exposição no ferro-velho 11 mortes e 600 pessoas contaminadas

9 Energia fóssil Formas: depósitos naturais de petróleo, gás natural e carvão (decomposição de organismos - carbono armazenado) Obtenção/ processo: Depósitos fósseis no fundo no mar ou em grandes profundidades Produção de combustíveis derivados (gasolina, diesel) Vantagens: Facilidade de transporte e distribuição Rendimento Desvantagens: Emissão de gases poluentes (efeito estufa) Poluição de rios, oceanos Vulnerável a interrupções internacionais

10 Energia geotérmica Formas: depósitos em formas de vapor seco, vapor úmido e água quente Obtenção/ processo: Perfuração de poços e aproveitamento da energia térmica (magma terrestre e processos de condução nas rochas) Vantagens: Aproveitamento de um processo natural e pequena área de instalação Não emite CO2 (efeito estufa) Desvantagens: Grande investimento Localização Emissão de ácido sulfídrico (H2S)

11 Energia geotérmica recursos disponíveis

12 Energia geotérmica recursos disponíveis Conversão em eletricidade é ineficiente Útil para aquecer água e ar Interessante em pequena escala, junto com outros esquemas, como os solares Aplicação limitada Fonte: geni.org

13 Energia das ondas e marés Formas: marés, ação de ondas e corrente oceânica Obtenção: Alteração do nível das marés (energia potencial) Corrente oceânica (energia cinética) Vantagens: Aproveitamento de um processo natural e contínuo Não emite poluentes Desvantagens: Grande investimento Localização favorável (amplitude de maré grande)

14 Recurso maremotriz Foto anterior Fontes: googlemaps & Abandonada

15 Recurso maremotriz Foto anterior Barragem maremotriz de Bacanga (MA) Fontes: googlemaps & Abandonada

16 Tecnologia maremotriz SeaGen 1.2 MW Strangford Lough (Irlanda do Norte, 2008)

17 Tecnologia de energia por ondas Pelamis 750 kw

18 Tecnologia de energia por ondas Pelamis 750 kw 120 m (comprimento) e 3,5 m (diâmetro) Ocean Power Delivery (Escócia)

19 Energia das ondas e marés Tecnologia nacional Flutuadores instalados no porto de Pecém, Ceará Movimento dos discos flutuantes aciona uma bomba hidráulica, que proporciona um fluxo equivalente a uma queda de 400 m de coluna d água, acionando a turbina e os geradores. Custo: R$ 18 milhões Potência gerada: 100 KW (± 60 famílias)

20 Biocombustível Formas: plantas (óleos vegetais) ou animais (gordura animal), resíduos orgânicos (urbanos, animais) Obtenção: Óleos vegetais girassol, mamona, soja (energia química biodiesel) Gordura animal (energia química - biodiesel) Resíduos urbanos (queima direta do metano a partir do tratamento de águas residuais ou de aterros sanitários) Vantagens: Consumo (fotossíntese) do CO2 gerado Desvantagens: Grandes escalas necessitam de grandes áreas de cultivo Custo de implantação dos sistemas (em ETEs, por exemplo)

21 Energia eólica Obtenção: Força dos ventos captados por hélices de turbinas ligadas a geradores Vantagens: Aproveitamento de um processo natural Não emite poluentes Desvantagens: Grande investimento Ruído e interferência nas transmissões de rádio e TV

22 Energia eólica Capacidade instalada mundialmente: 282,4 GW equivalente a 20 hidrelétricas de Itaipu China: ¼ da capacidade eólica mundial (75,5 mil MW) EUA: 60 mil MW (21,1% do total mundial) Alemanha: 31,3 mil MW (11,1 %) Espanha: 22,7 mil MW (8,1%) Índia: 8,1 mil MW (2,9%) 15º Brasil: 2,5 mil MW

23 Energia hidrelétrica

24 Energia hidrelétrica Obtenção: Energia liberada por uma queda d água Vantagens: Alto rendimento Não emite poluentes Desvantagens: Grandes áreas inundadas

25 Exemplo Hoover Dam

26 Comparação: Três Gargantas, Itaipu e Hoover Dam Três Gargantas (China): MW Altura máxima de 181 m (operação normal em 175 m) Itaipu (Brasil, Paraguai): MW Altura máxima de 196 m (operação em 120 m) Hoover Dam (Estados Unidos): MW Altura máxima de 223 m

27 Energia hidrelétrica Potencial hidrelétrico brasileiro: 260 GW (4º mundial China, Rússia e EUA)

28 Energia solar Tipo de tecnologia: Aquecimento direto (p. ex água em residências) Células solares fotovoltaicas Concentração de calor e geração de vapor em torres centrais CSP (Concentrated Solar Power) concentra-se a luz solar sobre encanamentos, aquecendo uma mistura de sal fundido, que em contato com a água produz vapor em seu interior, acionando turbinas e geradores de eletricidade.

29 Energia solar Maiores usinas: Ivanpah (2014): Estados Unidos, Deserto de Mojave, Califórnia: 392 MW Solar Energy Generating Systems (1985) Estados Unidos: Deserto de Mojave, Califórnia: 345 MW Solnova Solar Power Station (2010) Espanha, Sanlúcar la Mayor: 150 MW Extresol Solar Power Station (2009): Espanha, Torre de Miguel Sesmero: 150 MW

30 Energia solar - Ivanpah (2014, EUA) 392 MW 140 mil casas Custo de 2,2 bilhões de dólares Área construída: 13 km² 350 mil espelhos Geração de vapor nas torres (turbinas)

31 Energia solar Tanquinho (2012): Campinas, São Paulo: 1,1 MW (657 casas; R$ 13,8 milhões; Unicamp) Cidade Azul (2014): Tubarão, Santa Catarina : 3 MW (2,5 mil casas, R$ 30 milhões; UFSC) Radiação solar global diária, média anual (MJ/m².dia) (Fonte: Atlas Solarimétrico do Brasil)

32 Potencial de uso de energia solar - incentivos Fonte: Studio Equinócio Solar Energy Casa do Minha Casa, Minha Vida 2 com aquecimento solar de água, o que possibilita às famílias de baixa renda economizarem na conta de eletricidade e gera ganhos ambientais

33 Estacionamento gerador de energia solar - UERJ 414 painéis solares fotovoltaicos Capacidade: 140 mil kwh por ano Investimento do projeto é de R$ 1,6 milhão (isenção de ICMS) Economia de R$ 65 mil/ ano na conta de luz (UERJ) Tecnologia: As placas solares japonesas; Estrutura instaladas é alemã. Ideia brasileira: financiamento com $$ de imposto (IMCS que pagaria na conta de luz na ordem de R$ 14 milhões por ano)

34 Comparação: potência, custos e escala Três Gargantas, China: MW (Itaipu: MW) London Array, Inglaterra: 630 MW (Complexo Eólico Alto Sertão I: 294 MW, R$ 1.2 bilhões) Ivanpah, Estados Unidos: 392 MW (Cidade Azul: 3 MW, R$ 30 milhões) Kashiwazaki-Kariwa, Japão: MW (Angra 1 e 2: MW)