1 Ciências Físico-Químicas 7.º ANO Explora Duarte Nuno Januário Eliana do Carmo Correia Ângelo Filipe de Castro Portugal: Energia em trânsito Público-alvo Alunos de Ciências Físico-Químicas do 7.º ano, podendo ser aplicado a alunos de outros anos de escolaridade do ensino básico. Recursos Ficha de trabalho Computador Projetor Bibliografia e sites EREC (2011). Mapping Renewable Energy Pathways Towards 2020. Brussels: European Renewable Energy Council. EDP (2011). Rotulagem de energia elétrica no serviço universal em 2010. Lisboa: EDP. NASA Earth Observatory www.earthobservatory.nasa.gov Renewable energy policy action paving the way towards 2020 www.repap2020.eu Entidade reguladora dos serviços energéticos www.erse.pt Portal da efeciência energética www.efeciencia-energetica.com Centro de informação REN www.centrodeinformacao.ren.pt Metas de aprendizagem a atingir Classifica fontes de energia em primárias e secundárias, renováveis e não renováveis, utilizando como critérios a origem da energia e a renovação de tais fontes. Sistematiza critérios de escolha de fonte(s) de energia para uma dada região, tendo em consideração recursos aí existentes, localização, impactes ambientais, fatores económicos, sociais, éticos e outros. Identifica e interpreta, em situações do dia a dia e/ou criadas em contexto laboratorial, transferências e transformações de energia envolvidas e usa diagramas esquemáticos de fluxo que salientem a conservação total da energia útil e dissipada.
2 Analisa e reflete Portugal, como todos os países industrializados, possui redes de transporte de energia que permitem suprir as nossas necessidades energéticas em quase todos os locais. Uma das mais importantes é a Rede Elétrica Nacional (REN). Sem ela, o nosso dia a dia seria completamente diferente. Na figura 1 podes observar uma imagem noturna captada pela Estação Espacial Internacional (ISS) no dia 4 de dezembro de 2011, quando se aproximava da Península Ibérica. Nesta imagem é bem evidente a iluminação elétrica em Portugal, Espanha e Norte de África. Figura 1 Imagem da Península Ibérica captada pela ISS. Fonte: NASA (National Aeronautics and Space Administration). A energia elétrica tem de ser produzida a partir de outras fontes de energia: as fontes primárias. Por este motivo, diz-se que a energia elétrica é uma fonte de energia secundária. As fontes de energia utilizadas na produção de eletricidade podem ser classificadas em não renováveis ou renováveis. Fontes não renováveis: são fontes cuja reposição não é garantida, em tempo útil, no decurso da sua utilização. Por este motivo, podem esgotar-se. Exemplos: carvão, petróleo, gás natural. Fontes renováveis: não se esgotam em virtude da sua utilização, podendo ser utilizadas de forma ilimitada. Exemplos: sol, vento, marés, água dos rios em movimento. Balanço energético de um sistema convencional Em Portugal, nos últimos anos, foram adotadas medidas que permitem, às empresas ou aos cidadãos em termos individuais, produzir eletricidade através da utilização de formas de energia renováveis, como a energia eólica e a energia hídrica. A eletricidade produzida ao abrigo destes incentivos designa-se por PRE (Produção em Regime Especial). A PRE também apoia a cogeração (aproveitamento do calor dissipado para produção de energia térmica) e tecnologias que asseguram a produção de calor e eletricidade de forma combinada (centrais de ciclo combinado). Estes aproveitamentos são feitos nas centrais termoelétricas, onde se queimam combustíveis fósseis para produzir eletricidade. Balanço energético de um sistema de cogeração Combustível Combustível Energia elétrica 100% 35% Energia elétrica 100% 35% 65% 65% 50% Dissipação Energia térmica 15% Dissipação Figura 2 A cogeração permite um maior aproveitamento da energia do combustível. Adaptado de www.eficiencia-energetica.com
3 No diagrama seguinte mostra-se que a PRE já é responsável pela maior parte da eletricidade produzida em Portugal. Ciclo combinado: 18,1% Fuelóleo: 0,6% Hídrica PRE: 8,5% Carvão: 8,6% PRE*: 53,1% Eólica: 55,8% Hídrica: 15,6% Nuclear: 4,0% Cogeração e microprodução PRE: 27,5% Outras: 8,2% * Produção em Regime Especial Figura 3 As fontes de energia e a sua utilização na produção de eletricidade durante o ano de 2010, no serviço universal da EDP. Fonte: EDP Eletricidade de Portugal. A proporção das fontes de energia utilizadas na produção de eletricidade varia ao longo do ano. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura 4 As fontes de energia e a sua utilização na produção de eletricidade, por mês, no serviço universal da EDP, durante o ano de 2010. Fonte: EDP Eletricidade de Portugal. Nuclear Fuel gás PRE Ciclo combinado Carvão Hídrica As diversas fontes de energia são transformadas em centrais elétricas e distribuídas pelo país através da rede elétrica. A localização das centrais está na maioria das vezes ligada às potencialidades das diferentes regiões em termos de fontes de energia. Por exemplo, no Norte do país existe uma maior concentração de centrais hidroelétricas e mini- -hídricas, devido à existência de mais recursos hídricos. Por sua vez, na região da Estremadura existe uma maior concentração de turbinas eólicas, enquanto no Centro do país se faz aproveitamento da biomassa devido à grande concentração florestal. Na região do Alentejo, devido à excelente exposição solar, existe a maior central fotovoltaica do país. Os Açores, sendo ilhas de origem vulcânica, aproveitam o calor proveniente do interior da Terra para suprir algumas das suas necessidades energéticas. Apesar de tudo, os recursos naturais que Portugal possui não são suficientes para fazer face às exigências em termos energéticos. Sendo assim, o país tem de comprar combustíveis fósseis ao exterior, que chegam até nós de diversas formas. O petróleo e o carvão são normalmente transportados por via marítima, em barcos. Já o gás natural é entregue, sobretudo, através de um gasoduto proveniente do Norte de África. Estas fontes são depois transformadas em eletricidade nas diversas centrais termoelétricas.
4 Toda a energia elétrica produzida nas diversas centrais é transportada, através de postos de distribuição, para centros de comando que depois a direcionam para o consumidor final. Central de biomassa de Mortágua Central eólica da serra d El-Rei Açores Central hidroelétrica do Alto Lindoso Central termoelétrica do Pego Central fotovoltaica de Ferreira do Alentejo É importante continuarmos a incentivar a utilização de fontes de energia renováveis, para podermos minimizar o consumo de energia proveniente do exterior e atingir o objetivo de produzir a quase totalidade da energia elétrica através de fontes renováveis até 2020, como Portugal se comprometeu internacionalmente. O gráfico da figura 6 mostra-nos a previsão da utilização de fontes de energia renováveis nos próximos anos para a produção de eletricidade, em Portugal. 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 1,3% 1,7% 7,4% 8,7% 30,3% 20% 10% 0% 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 32,9% Madeira Central termoelétrica de Tunes Central geotérmica do Pico Vermelho Ondas Geotérmica Solar Figura 5 Algumas centrais de produção de eletricidade em Portugal. Os centros de comando são muito importantes, pois são eles que dão indicações às centrais sobre a quantidade de energia elétrica necessária na rede. Estes centros permitem, assim, otimizar os recursos, alternando o funcionamento das diversas centrais consoante as necessidades energéticas. Por exemplo, existem épocas do ano em que as centrais hidroelétricas não conseguem transformar a energia suficiente para suprir as necessidades das populações. Nesse caso, os centros de comando colocam outro tipo de centrais a produzir mais energia elétrica. Se a capacidade de produção de energia, em Portugal, não for suficiente, os centros de comando enviam um pedido para o exterior, adquirindo energia a redes elétricas de países vizinhos (Espanha e França, por exemplo), sendo que, neste caso, poderá chegar até nós alguma energia produzida por fontes nucleares. Essa energia elétrica entra no país pela rede elétrica espanhola. Biomassa Eólica Hídrica Figura 6 Estimativa da evolução da energia elétrica gerada por fontes de energia renováveis (Fonte: Projeto REPAP 2020). Associado a este investimento, devemos continuar a implementar medidas que promovam a eficiência na utilização da energia elétrica. Essas medidas passam pela utilização regrada da eletricidade bem como pela adoção de equipamentos cada vez mais eficientes. A tendência para o aumento da utilização de fontes de energia renováveis deverá ser alargada a todos os outros setores. Isto porque cerca de 80% da energia total consumida no país ainda provém dos combustíveis fósseis. Por exemplo, no setor dos transportes só cerca de 8% da energia resultam de fontes de energia renováveis. Devemos, assim, sensibilizar todos aqueles que nos rodeiam para a necessidade de recorrerem a práticas mais amigas do ambiente, promovendo, por exemplo, a utilização dos transportes públicos, a partilhar os seus veículos ou a optar por meios de transporte mais amigos do ambiente, como a bicicleta ou os carros elétricos.
5 Questões 1. Portugal possui muitas fontes de energia renováveis que podem ser utilizadas para a produção de energia elétrica. a. Indica duas formas de energia renovável cuja utilização é incentivada através da produção de energia em regime especial (PRE). b. Identifica qual o tipo de central que utiliza os combustíveis fósseis para a produção de energia elétrica. c. Explica de que forma a cogeração permite um aumento de rendimento no aproveitamento de combustíveis fósseis. 2. Observa atentamente os gráficos das figuras 2 e 3. a. Indica qual a forma de energia mais utilizada, em 2010, pelos produtores em regime especial. b. Indica qual a forma de energia renovável mais utilizada, em 2010, para produção de eletricidade, em Portugal, fora da PRE. c. Determina a percentagem de energia elétrica que foi produzida a partir de energia eólica, no ano de 2010. d. Tendo em conta que Portugal não tem quaisquer centrais nucleares, como explicas que 4,0% da eletricidade consumida no país seja deste tipo? 3. Considera o gráfico da figura 4. Indica um possível motivo para a redução na produção de energia hídrica no intervalo de tempo que vai de julho a novembro. 4. Indica uma região do país que escolherias para instalar: a. uma central fotovoltaica; b. uma central eólica; c. uma central hidroelétrica; d. uma central geotérmica. 5. Portugal propôs-se aumentar significativamente a produção de eletricidade através de fontes de energia renováveis, como mostra o gráfico da figura 6. a. Indica as fontes de energia que se prevê virem a ter uma contribuição mais significativa para esse objetivo. b. Considera o ano de 2016. i) Indica o valor aproximado da percentagem de energia elétrica que se prevê seja produzida a partir do movimento da água dos rios. ii) Indica o valor aproximado da percentagem de energia elétrica que se prevê seja produzida a partir do vento. c. Refere duas vantagens associadas ao aumento da produção de energia através das fontes de energia renováveis. 6. A diminuição da dependência energética do exterior está também relacionada com a melhoria da nossa eficiência energética. Refere duas medidas a adotar para melhorar a eficiência com que utilizamos a energia no nosso dia a dia. Exposição A produção de energia é essencial para a nossa sociedade. Assim sendo, é importante pensar em soluções alternativas às práticas atuais, de elevada ineficiência e de utilização de fontes não renováveis. Partindo da localização geográfica da tua escola e tendo em atenção as necessidades energéticas da região, prepara uma exposição para divulgar as fontes de energia disponíveis, consciencializando para a poupança energética e para a promoção de novas formas de aproveitamento energético. As tarefas podem ser distribuídas por três grupos: Grupo 1 técnicos locais; Grupo 2 promotores de formas alternativas de energia; Grupo 3 promotores da utilização racional da energia. O primeiro grupo ficará encarregue de assinalar as potencialidades energéticas da região, o grupo 2 demonstrará de que forma o seu aproveitamento pode ser feito, enquanto que o grupo 3 ocupar-se-á da sensibilização para a poupança e para a eficiência energética. Investiga Pesquisa no site do Centro de Informação da REN quais as centrais elétricas mais próximas da tua localidade, inferindo acerca das fontes de energia que provavelmente são usadas na produção da energia elétrica que utilizas.
6 Proposta de resolução 1. a. Energia eólica e energia hídrica. b. Central termoelétrica. c. A cogeração é um processo que permite o aproveitamento de parte do calor para produção de energia térmica, logo, diminui a dissipação de energia, aumentando o rendimento no aproveitamento dos combustíveis fósseis. 2. a. Energia eólica. b. Energia hídrica. E (PRE) 100 53,1 c. = = 100 53,1 x 55,8 E (eólica) = E (eólica) = 29,6% E (eólica) 55,8 E (eólica) 55,8 100 d. Portugal não consegue suprir todas as suas necessidades energéticas e, por isso, tem de importar energia, por exemplo, de Espanha e França, proveniente de centrais nucleares. 3. A redução na produção de energia hídrica durante estes meses pode ficar a dever-se à diminuição do caudal dos rios. 4. a. Por exemplo, Alentejo ou Algarve. b. Por exemplo, uma região do litoral ou de altitude elevada. c. Região Norte e Centro do país. d. Açores. 5. a. Energia eólica e energia hídrica. b. i) Cerca de 35%. ii) Cerca de 30%. c. São fontes que não se esgotam em virtude da sua utilização; a sua utilização não implica a emissão de poluentes, como, por exemplo, os gases com efeito de estufa. 6. Por exemplo: desligar a iluminação e os aparelhos elétricos que não estão a ser utilizados; melhorar o isolamento térmico das habitações, minimizando a dissipação de calor para o exterior.