Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiente Aula 07 Recursos Energéticos e Meio Ambiente Profª Heloise G. Knapik 1
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!!!
Tipos de Energia
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
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
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 5 140 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
Energia nuclear Acidentes de importância ambiental
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
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
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)
Energia geotérmica recursos disponíveis
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
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)
Recurso maremotriz Foto anterior Fontes: googlemaps & http://energiasalternativa-celpc.blogspot.com.br Abandonada
Recurso maremotriz Foto anterior Barragem maremotriz de Bacanga (MA) Fontes: googlemaps & http://energiasalternativa-celpc.blogspot.com.br Abandonada
Tecnologia maremotriz SeaGen 1.2 MW Strangford Lough (Irlanda do Norte, 2008)
Tecnologia de energia por ondas Pelamis 750 kw
Tecnologia de energia por ondas https://www.youtube.com/watch?v=f0mzrbfzupm Pelamis 750 kw 120 m (comprimento) e 3,5 m (diâmetro) Ocean Power Delivery (Escócia) - 2004
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)
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)
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
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
Energia hidrelétrica
Energia hidrelétrica Obtenção: Energia liberada por uma queda d água Vantagens: Alto rendimento Não emite poluentes Desvantagens: Grandes áreas inundadas
Exemplo Hoover Dam
Comparação: Três Gargantas, Itaipu e Hoover Dam Três Gargantas (China): 22.400 MW Altura máxima de 181 m (operação normal em 175 m) Itaipu (Brasil, Paraguai): 14.000 MW Altura máxima de 196 m (operação em 120 m) Hoover Dam (Estados Unidos): 2.000 MW Altura máxima de 223 m
Energia hidrelétrica Potencial hidrelétrico brasileiro: 260 GW (4º mundial China, Rússia e EUA)
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.
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
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)
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)
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
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)
Comparação: potência, custos e escala Três Gargantas, China: 22.400 MW (Itaipu: 14.000 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: 8.212 MW (Angra 1 e 2: 1.855 MW)