Download - Não renovável
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Não renovável
ENERGIA OVERVIEW
FormasFontes
ConceitosFurukawa - IFUSPYamamura - FUNDUNESP
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O que o move?
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Energia
Não tem peso nem cor... ...tampouco cheiro!
Mas pagamos por ela!
Não podemos vê-la diretamente...
... Mas podemos percebê-la nas mudanças e transformações por
ela produzidas.
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A energia esta envolvida em todas as ações que ocorrem no Universo.
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enérgeia
ENERGIA
Capacidade de um agente para realizar
trabalhoProdução de
movimento contra uma resistência
Origem da palavra ENERGIA
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Energia é habilidade para realização de certo trabalho.
IluminaçãoCrescimento AquecimentoMovimento
Comunicação
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A Energia pode se tornar presente sob diversas formas
Energia Radiante ou
Luminosa
Energia Química
Energia Mecânica•Potencial Gravitacional•Cinética
Energia InternaEnergia Elétrica
Energia NuclearEnergia Eólica
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Em ação, a energia se transforma de uma forma em outra.
Exe
mp
lo
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Conversores
mecanismos,
naturais ou inventados,
transformam energia
de uma forma para outra.
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Processo natural de conversão de energia.FOTOSÍNTESE
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6CO2 + 6H2O + Radiação solar = 6[CH2O] + 6O2
Corpúsculo portador de clorofila existente no
interior de células das folhas.
Processo da Fotosíntese
Estrutura Organizada
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Pirâmide alimentar e transformações de energia
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Uma breve frisa do tempo
11,8 bilhões de ano
1a molécula organica: transformação de energia solar em energia química
Conversores de Energia
2.500 a. C - Barco a vela100 a. C – Moinho hidráulico950 D.C – Moinho de vento
1769 – Máquina vapor1800 – Pilha elétrica
1814 – Locomotiva a vapor1827 – Turbina hidráulica
1831 – Indução eletromagnética1866 – Dinamo
1878 – Lampada incandescente1882 – Central hidroelétrica
1884 – Turbina a vapor1893 – Motor diesel
1933 – Fissão nuclear1953 – Célula fotovoltaica
Buscar: Hot Big Bang
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Lei da Conservação da Energia1o Princípio da Termodinâmica
O uso da energia implica em transformá-la
de uma forma para outra...
Energia total antes da explosão =
Energia total após a explosão
porém ela, a energia, não é criada nem destruida.
Sejam quantas forem as transformações, a quantidade total de energia no Universo permanece constante.
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As transformações não alteram a quantidade de energia do Universo. Embora permaneça inalterada, ...
... em cada transformação, a parcela da energia disponível torna-se cada vez menor.
2o Princípio da Termodinâmica
Na maioria das transformações parte da energia converte em calor...
... que ao se dissipar caoticamente pela vizinhança torna-se , cada vez menos disponível, para realização
de trabalho.
A energia total do Universo não muda, mas a parcela disponível para realização de trabalho, torna-se cada vez menor.
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Fontes de energia
Fontes Primárias
Recursos enérgéticos disponíveis na natureza ou que dela podem
ser obtidos de forma direta.
Ex. PETRÓLEO
Transformação
Fontes Secundárias
Produtos energéticos oriundos de Fontes Primárias mediante processo de transformação.
Ex. ÓLEO DIESEL
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Fontes Primárias de Energia
PetróleoGás Natural
Carvão mineralMinério de Urânio
Biomassa
SolVento
Hidráulica
Fontes Não Renováveis•Milhões de ano para a formação
•Suprimento limitado
Fontes RenováveisRecompostas em curto espaço de tempo
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Renováveis
Recursos que se recuperam
cíclica e naturalmente.
Solares
Várias formas: biomassa; hídraulica; eólica; solar direta; solar fotovoltaica; ondas marítimas.
Não solaresMecânica: marés.Calor: geotérmica.Processos nucleares por fusão.
Não renováveis
Recursos que se esgotam
com o uso.
Solares
Gasosa: gás natural.
Líquida: petróleo cru.
Sólida: petróleo pesado; areia betuminosa; xisto; série lignocelulósica (turfa, linhito, hulha ou carvão e antracito).
Não solares Combustíveis nucleares.
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Fontes secundárias de energia
Petróleo
GasolinaÓleo combustívelGLPÓleo Diesel...
Centro de Transformação
Refinarias
Cana de
açucar
Fonte Primária Fonte Secundária
Destilarias AçucarAlcool
Bagaço
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Energia Primária, Secundária e Final
Fonte Primária
Energia Primária
Fonte Secundária
Energia Secundária
Centro deTransformação
Centro de Transformação
ConversorEnergia útil Energia Final
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Energia Renovável
Hidroeletricidade Produzida a partir da Energia Potencial Gravitacional da água
Energia da biomassa Proveniente da combustão ou de combustível extraido de detritos animais e vegetais (madeira, óleo vegetal, etc)
Energia solar Capturada da radiação solar.Coletores solares. Células solares transforma energia solar diretamente em energia elétrica.
Energia eólica Gerada pelo vento
Energia geotérmica Uso do calor do planeta Terra
Energia maremotriz Capturada das marés
Obtidas de fontes primárias renovavéis
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Central Hidroelétrica
Potência: 12.600 MW
Reservatório:1.350 km2
Comprimento: 1.234 m
Altura: 196 m
Vazão diária média: 12.370 m3/s
ITAIPU
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Energia não renovável
Combustíveis fósseis
Oleo CombustívelOleo DieselGasolinaPropanoGás NaturalCarvão Mineral
Combustíveis nucleares
Urânio
Plutônio
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Usina nuclear
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Central Termoelétrica
Ciclo combinadoCogeração
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Elementos Balanço Energético - Esquema sistema fechado
Centro de
Transformação
EnergiaPrimária
EnergiaSecundária
Energia Final
Ponto vista Setor Energético
Energia útil
Força motrizCalor de ProcessoAquecimento DiretoIluminaçãoEletroquímicaOutros
Transformação direta
PerdasTransformação
PerdasUso final
Conversor
PerdasConversão
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Elementos Balanço Energético Esquema aberto
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Medidas de energia
Transformações e
Transferência de Energia
Finalidade da transformação
Forma pela qual a energia é transferida
Unidade de medida
Mecânica Trabalho = Fx · x Joule (J)
Aquecimento Calor Caloria (cal)
1 JEnergia envolvida para
erguer, de 1 m, um corpo de
aproximadamente 100 grama.
1 calQuantidade de calor que aquece
1 grama de água de 1oC.
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Outras Unidades
Equivalências – 1a Lei
1 Btu 1.053 J 252 cal
1 cal 4,18 J
1 caloria alimentar 4.180 J 1000 cal = 1 kcal
1 kWh 3,6 MJ 860 kcal
1 eV 1,6 x 10-19 J
Unidade de Energia Equivalências
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Padrão usado nos balanços energéticos
Teptonelada equivalente de petróleo
É o poder calorífico superior médio – PCS – do petróleo brasileiro cujo valor é
10.800 kcal/kg
1 tep brasileiro = 10.800 Mcal
1 tep standard = 10.000 Mcal
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Poder calorífico dos combustíveis
Energia liberada pela combustão completa de 1 kg (ou 1 m3 normal)
Poder Calorífico SuperiorPCS
Leva em consideração o calor latente de vaporização da água de constituição
Poder Calorífico InferiorPCI
Não leva em consideração o calor latente de vaporização da água de constituição
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PCS e PCI
Gás Combustível
PCI (kcal/kg)
PCS(kcal/kg)
Gás Natural Campos 14.600 16.200
Gás Natural Santos 14.400 16.000
Gás Natural Bolivia 14.900 16.500
GLP 11.000 12.000
Hidrogênio 28.500 33.900
Metano 11.900 13.300
Propano 11.000 12.000
CombustívelSolido e liquido
Contéudo energético ( kcal/kg)
Carvão seco 7.000
Turfa 882
Gasolina 9.600
Petroleo Br 10.800
Urânio 19.000x106
Madeira 3.500
Alcool hidratado 6.800
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Perdas
ConversorEnergiaFinal
EnergiaÚtil
Eff [i,j] = E.U [i,j] / E.F [i]
i = energético j = uso final
Eficiência da conversão para cada setor
depende:• do energético e• do uso final.
EF = EU + Perdas
Lei da Conservação1a Lei Termodinâmica
Balanço de Energia Util e Energia Final
SetorResidencialIndustrialTransporte...
Eficiência na conversão
Uso FinalCalor de processoForça MotrizIluminação....
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Eff [i,j] = E.U [i,j] / E.F [i]
i = energético j = uso final
Energético (i) Uso (j) Eff
Gás Natural Calor 50%
Gás Natural Motriz 25%
Eletricidade Calor 95%
Eletricidade Motriz 75%
SetorResidencial
A Energia Util, por setor, depende de como a Energia Final se distribui pelo setor, e da eficiência de cada uso.
E.U [i,j] = Eff [i,j] x E.F [i]
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Motriz Calor Outros Motriz Calor Outros Motriz Calor Outros Total
Gás Natural 5000 0,20 0,80 0 0,25 0,50 - 250 2000 0 2250
Eletricidade 4000 0,40 0,25 0,35 0,75 0,95 0,3 1200 950 420 2570
Outros 8000 0 0,98 0,02 - 0,10 0,025 0 784 4 788
Total 17000 1450 3734 424 5608
E.FinalEF(i)
Distribuição por usoD(i,j)
Eficiências/RendimentosEff(i,j)
Energia útilEU(i,j)
E.UtilEU(i)
Exemplo simplificado Setor residencial
Balanço da energia útil
Valores em tep
1.- Vantagem: considera os rendimentos nos diferentes usos
2.- Inconveniencia: como o rendimento depende do uso, a totalização não traduz a potencialidade do enérgético.
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Fontes Alternativas de Energia
Energia Solar
Energia Eólica
Biomassa
PCH’s
Mare-Motriz
Células Combústivel
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Energia Solar
Aquecimento de
edifícios
Sistema Passivo
Sistema Ativo
Coleta e transporta calor por meios naturais
Usa dispositivos e equipamentos mecânicos para transportar calor
Termo Solar
RadiaçãoConvecçãoCondução
Produção de
eletricidade
Solar Fotovoltáico
Efeito Fotovoltáico Radiação solar diretamente em eletricidade
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Potmax = ½ dAv³
Energia eólica
d = massa específica do arA = secção tubo vento = πR2
v = velocidade vento
Captada por sistema de hélices, a energia eólica é
transformada em eletricidade nos aerogeradores.
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PCH Pequena Central Elétrica
PCH’sGeração de eeletricidade de
baixo impacto no ecossistema.
Potência entre 1 e 30 MW
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Primeira Usina Maremotriz - 1966Estuário do rio Rance – FrançaDiferença de altura média: 8,2 m Potencia: 240 MW
Energia Maremotriz
As marés que animam os oceanos é fonte de energia mecânica, limpa e
inesgotável que pode ser captada por turbinas para gerar eletricidade.
![Page 42: Não renovável](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062217/5681337c550346895d9a8bb8/html5/thumbnails/42.jpg)
Células CombustívelBaterias (pilhas) que convertem energia química diretamente em energia elétrica e
térmica, elas possuem uma operação contínua graças a alimentação constante de um combustível, o Hidrogênio.
![Page 43: Não renovável](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062217/5681337c550346895d9a8bb8/html5/thumbnails/43.jpg)
Biogás
Equivalências Energéticas:
1 m 3 de Biogás = 6.000 Kcal - é equivalente a:
1,7 m3 de Metano
1,5 m3 de Gás de Cidade
0,8 L de Gasolina
1,3 L de Álcool
2 Kg de Carboneto de Cálcio
0,7 L de Gasóleo
7 Kw h de Eletricidade
2,7 Kg de Madeira
1,4 Kg de Carvão de Madeira
0,2 m3 de Butano
0,3 m3 de Propano
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Biodiesel
matéria-prima em diversos ramos da indústria
cosméticos, remédios e explosivos.
Fonte PrimáriaSoja, girassol, mamona, algodão, amendoin, etc
UsoMotores de veículos
Geração de eletricidade (bioeletricidade)
Fonte SecundáriaÓleos vegetais respectivos
Reação com álcoolcatalisador
Biodísel, o “diesel natural”
Poder calorífico
9.500 kcal/kg
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Cana de açucar
O etanol combustível é composto, aqui no Brasil, de 96% de etanol e 4% de
água.Aparece na nossa gasolina, como substituto do chumbo, com 22%,
formando o chamado gasool.
Etanol – Álcool Etílico
C2H5OH
Bagaço
Cogeração
Calor
Eletricidade
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Boa Prova!