Balanço energético terrestre

Balanço energético terrestre

CS esp =1.37 kw / m!. CS max sup =1kW / m! Potência da radiação solar=120000 TW

Balanço energético global

Situação térmica da Terra desde a revolução industrial

Crosta terrestre - transporte condutivo Q -Fluxo térmico Q= k("t/"z) m 15 20 25 35 40 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 Q2 750 1000 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.

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 0 5 10 1000 2000 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.

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

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

Fontes do calor terrestre interno

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

Productividade calorífica (10 12 W/kg) Evolução temporal dos componentes do fluxo térmico 100 10 1 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 4000 3000 2000 1000 0 T (Ma) Geosfera/isótopo 238 U (ppm) 232 Th (ppm) 40 K (%) $w/m 3 Volume (m 3) Prod. Total (W) Crosta continental 3.5 15 3.2 2.2 5*10 18 1.1*10 13 Crosta oceânica 0.9 2.7 0.4 0.4 2.5*10 18 1.0*10 12 Manto 0.015 0.08 0.1 0.02 9*10 20 1.8*10 13 Total 2.9 *10 13

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

Transporte do calor no manto Aparecimento e o vigor da convecção define parâmetro R - o nº de Rayligh (sem dimensões) 500 km 500 1500 2500 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 1000 1500 2000 2500 núcleo Adiabata mantélica Perfil hipotético de temperatura no manto terrestre

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

Consumo global de energia - 2006 TW 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 4.9 3.1 2.96 1.21 0.828 0.286 0.31 Petr. Carv. Biomassa Nuclear Gas Hidro Renov. (Total: 15.6 TW)

Potencial para energias renováveis Forma Potencia envolvida [TW] Potencia tecn. exequível[tw] Hidroelectrica 4.6 1.6 Instalado 0.7 Circulação atmosférica (ventos) 50 2 Geotérmica 41.6 0.001 Solar 600 100 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

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

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

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

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

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

Energia geotérmica Fluxo médio na superfície continental 0.057 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

Energia e desenvolvimento GDP Per Capita ($1000/Pessoa) 100 10 1 0.1 Burkina Faso Japan France United Kingdom Mexico El Salvador Bangladesh China Poland Russia USA South Korea 0.1 1 10 100 1000 Consumo de energia Per Capita (10 6 Btu/Pessoa) Fonte: EIA Country Energy Data Reports

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 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

Energias renováveis em produção energética de acordo com metas aprovadas 35 30 US & Canada Europa Japão, Australia & Nova Zelandia 25 20 % 15 10 5 0 2000 2030 Referencia 2030 Alternativa 2000 2030 Referencia 2030 Alternativa 2000 2030 Referencia 2030 Alternativa Não hidro Hidro

OECD - Emissões CO2 15,000 14,000 13,000 Mt de CO2 12,000 11,000 10,000 9,000 8,000 7,000 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Scenario alternativo Scenário de referencia

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 2 0 1 0 90 80 70 60 % 50 40 30 20 10 0 R E S - E % 1 9 9 7 R E S - E % 2 0 1 0 Directiva 2001/77/EC

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