fontes de energias alternativas

FONTES DE ENERGIAS ALTERNATIVAS

Algumas das maiores preocupações da humanidade, presentes diariamente em manchetes e

noticiários nos meios de comunicação, estão relacionadas às crises energéticas, problema muito

grave no mundo, que envolve várias complexidades. Dentre estas preocupações, pode-se citar a

poluição do meio ambiente, pois se as emissões de gases tóxicos não forem bruscamente

reduzidas, há grandes possibilidades de o mundo ficar inabitável nos próximos anos.

Outro fator associado às crises energéticas é a escassez de combustíveis fósseis em grandes

partes do mundo, tendo como conseqüência o aumento dos preços desses combustíveis.

Pesquisadores acreditam que as reservas mundiais de petróleo estarão escassas em 30 ou 40

anos. Diante disso, as próprias empresas produtoras de petróleo já investem em outras fontes

de energia, ou seja, já se preparam para uma nova era de energias alternativas e renováveis.

INTRODUÇÃO

ENERGIA NUCLEAR

Fontes de Energias Alternativas

A energia elétrica gerada por usinas nucleares baseia-se na fissão (quebra, divisão)

do átomo. As matérias primas necessárias a esse processo são o urânio ou tório, dois minérios

radioativos.

A fissão nuclear consiste no seguinte: os átomos do urânio-235, por exemplo, são

"bombardeados" por nêutrons; seus núcleos se fragmentam liberando enorme quantidade de

energia. Essa fragmentação do núcleo do átomo atingido, por sua vez, dá origem a outros

nêutrons, que vão bombardear os átomos vizinhos e assim sucessivamente, uma reação em

cadeia.

Esse processo, essa reação em cadeia, tem de ser realizado de forma controlada, em

condições de segurança absoluta, pois sua expansão desordenada pode causar terríveis

catástrofes. O local apropriado onde ocorre essa fissão nuclear controlada chama-se reator

nuclear, peça fundamental de uma usina nuclear.

Energia Nuclear

Essa fissão nuclear

Provocado no reator da

usina produz enormes

quantidades de calor; esse

calor por sua vez, será

utilizado para aquecer uma certa

quantidade de água

transformando-a em vapor, a

pressão desse vapor faz

girar uma turbina que irá

acionar um gerador; este

gerador converterá a

energia mecânica,

proveniente da turbina, em

energia elétrica.

Funcionamento

Fatos Históricos

1896 - Descoberta a radioatividade;

1934 - Primeiro radionuclídeo artificial. Primeira fissão

do urânio com nêutrons;

1939 - Carta de Einstein sobre a possibilidade de os

alemães construírem a bomba atômica;

1941 - Início do programa nuclear norte-americano;

1942 - Início da construção de um reator nos EUA;

1945 - Lançamento das bombas atômicas sobre

Hiroshima e Nagasaki;

1967 - Brasil assina Tratado para a Proscrição de

Armas Nucleares na América Latina e Caribe;

1972 - Assinado com os Estados Unidos acordo para

a construção de Angra 1;

1981 - Autorizado funcionamento provisório de

Angra 1;

1982 - Brasil passa a produzir bolo amarelo (yellow

cake);

1984 - Angra 1 entra em operação comercial;

1987 - Brasil inicia produção de urânio enriquecido.

Acidente em Goiânia com césio-137;

1994 - Entra em vigor o Tratado para a Proscrição de

Armas Nucleares na América Latina e Caribe;

2000 - Início de operação de Angra 2;

2004 - Entra em operação a usina de enriquecimento

nuclear em Resende (RJ).

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL E NO MUNDO

A geração nuclear de energia elétrica vive um novo ciclo

de expansão. Além de novas unidades em construção,

aumenta o número de países que buscam aderir a essa

tecnologia ou expandir o parque já instalado.

Em 2007, um total de 439 reatores nucleares, distribuídos

por 31 países, estava em operação em todo o mundo,

segundo dados da AIEA reproduzidos no trabalho

Panorama da Energia Nuclear da Eletronuclear, empresa

de economia mista subsidiária da Eletrobrás e responsável

pela construção de usinas e geração de energia nuclear

no Brasil. Os Estados Unidos concentravam o maior

número

de unidades (104), mas foi a França, com 59 reatores, que

demonstrou maior dependência da produção nuclear:

76,85% da energia total produzida.

Informações

No mesmo período, também, um total de 37 reatores

encontravam-se em construção em 14 países, enquanto

as obras de seis usinas tinham início na Coréia do Sul,

Rússia, França e China. Além disso, três usinas entraram

em

operação na Índia, China e Romênia. Os Estados Unidos

reativaram outras duas unidades, paralisadas há vários

Anos.

Informações

CUSTOS

Analisando o investimento por kW para a construção de uma usina nuclear, o custo é demasiadamente mais

alto relativo às outras formas de geração de energia, pois se exige tecnologia de ultima geração a fim de

minimizar

os riscos gerados pela radioatividade. No geral o custo da produção de energia nuclear se encontra na faixa de

R$138,75/MWh. Para as linhas de transmissão o custo também seria relativamente menor, pois é uma das

formas de produção de eletricidade menos agressivas ao meio ambiente, podendo ser encontradas próximas

aos centros consumidores.

Informações

- não contribui para o efeito estufa (principal);

- não polui o ar com gases de enxofre, nitrogênio, particulados, etc.;

- não utiliza grandes áreas de terreno: a central requer pequenos espaços para sua instalação;

- não depende da sazonalidade climática (nem das chuvas, nem dos ventos);

- pouco ou quase nenhum impacto sobre a biosfera;

- grande disponibilidade de combustível;

- é a fonte mais concentrada de geração de energia;

- a quantidade de resíduos radioativos gerados é extremamente pequena e compacta;

- a tecnologia do processo é bastante conhecida;

- o risco de transporte do combustível é significativamente menor quando comparado ao gás e ao óleo das

termoelétricas;

- não necessita de armazenamento da energia produzida em baterias;

Vantagens

- necessidade de armazenar o resíduo nuclear em locais isolados e protegidos;

- necessidade de isolar a central após o seu encerramento;

- é mais cara quando comparada às demais fontes de energia;

- os resíduos produzidos emitem radiactividade durante muitos anos;

- dificuldades no armazenamento dos resíduos, principalmente em questões de localização e segurança;

- pode interferir com ecossistemas;

- grande risco de acidente na central nuclear.

Desvantagens

HIDROGÊNIO


É o combustível das células a combustível. Apontadas como uma possível solução tecnológica

para o problema energético ambiental, já estão sendo aplicadas em diversos setores industriais

(eletro-eletrônicos,portáteis,veículos) e energéticos e vêm se desenvolvendo dia após dia com o

investimento de grandes empresas. A célula a combustível é uma tecnologia que compreende

um processo eletroquímico que tem como princípio de funcionamento gerar energia elétrica,

através da reação dos gases hidrogênio (H2) e oxigênio (O2), expelindo para o meio ambiente

apenas água e calor.

HIDROGÊNIO

Propriedades

• O hidrogênio (H2) é o elemento mais abundante do universo.

• Considerado um vetor energético, pois em nosso planeta só é possível encontrá-lo associado a

outros elementos como a água, sendo necessário produzir de tal fonte primária.

• Ele também possui a maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro

• combustível conhecido.

HIDROGÊNIO

Comparativo de quantidade de energia por unidade de massa, entre o

hidrogênio e os combustíveis mais usados.

Principais formas de produção do hidrogênio

HIDROGÊNIO

Estima-se que a produção atual de hidrogênio seja apenas 10% da produção de petróleo do mundo

É uma tecnologia que compreende um processo

eletroquímico que tem como princípio de funcionamento

gerar energia elétrica, através da reação dos gases

hidrogênio (H2) e oxigênio (O2), expelindo para o meio

ambiente apenas água e calor.

CÉLULA A COMBUSTÍVEL

È uma tecnologia bastante antiga, tendo sido desenvolvida

em 1839, pelo físico inglês William Grove,porem na época

não havia aplicação para essa tecnologia. Essa aplicação

só viria no século seguinte,quando o inglês Francis

Thomas Bacon desenvolveu a célula combustível de

eletrólito

alcalino. E em 1959 ele fez uma demonstração, ao colocar

em funcionamento uma máquina de solda de 5 kW. Assim,

a célula combustível foi adotada pela Agência Espacial dos

EUA, a NASA.

Funcionamento básico de uma célula a combustível


Aplicações


Dentre as principais aplicações com o uso das

células a combustível, destacam-se as serventia em

transporte, geração de energia, proveito em

portáteis e aplicações militares.

Em relação aos transportes públicos, já circulam há

alguns anos, em projetos experimentais,vários

ônibus movidos a hidrogênios em cidades dos EUA,

Japão, China, Austrália, Noruega, Alemanha,

Espanha, Portugal e outros países. No Brasil,em

agosto de 2009 na cidade de São Paulo foi lançado

em face experimental o 10 ônibus movido a

hidrogênio da América latina para circular.

Vantagens e desvantagens no uso do hidrogênio como

fonte de energia.

Hidrogênio

Desvantagens

Vantagens

• Fonte renovável e inesgotável.

• Redução da emissão de gases

causadores do efeito estufa(CO2)

e partículas como fuligem.

• Os motores serão elétricos,que

proporcionaria maior rendimento,

manutenção reduzida,operação

limpa e silenciosa.

• O processo de geração de

energia é descentralizado.

• Crescimento econômico,

desenvolvimento e criação de

empregos em diversas áreas.

• É uma tecnologia ainda com

um alto preço.

• Um grande problema é o do

armazenamento principalmente

nos carros pois seus tanques

ocupam muito espaço.

PROJETOS E NO MUNDO

HIDROGÊNIO

A previsão das próprias montadoras é de que em 2015

automóveis movidos a hidrogênio ocupem uma boa

parcela no mercado mundial.

A estrada do hidrogênio,construída ao Sul da Noruega com

uma extensão de quase 650 quilômetros, possui 7 postos

de hidrogênio em 2009, produzido através da eletrólise.

A Califórnia, EUA, é um dos principais incentivador da

economia do hidrogênio e de outras energias renováveis.

Esse estado também possui um projeto de estradas do

hidrogênio,que espera colocar mais de 25 postos em

funcionamento. Até 2010 a Califórnia pretende possuir um

posto de hidrogênio a cada 32 quilômetros, totalizando 150

a 200 postos.

PROJETOS E NO BRASIL

HIDROGÊNIO

O Ministério de Minas e Energia (MME), juntamente com

alguns órgãos de pesquisa e desenvolvimento do Brasil.

Traçaram metas para que em 2020 o Brasil mostre em

sua matriz energética a produção de hidrogênio no

país, tendo como a fonte primária prioritária desse gás,

o etanol, extraído da cana-de-açúcar. Em segundo lugar,

fica produção de hidrogênio através da eletrólise, que

utiliza a energia secundária advinda das hidrelétricas nos

períodos de baixo consumo das residências (período da

madrugada).


ENERGIA GEOTÉRMICA

Definição

Definição e Origem

A energia geotérmica existe desde que o nosso planeta foi criado.

Geo significa terra e térmica está ligada à quantidade de calor Abaixo da crosta terrestre constitui-

se uma rocha líquida, o magma. A crosta terrestre flutua nesse magma, que por vezes atinge a

superfície através de um vulcão ou de uma fenda.

A água contida nos reservatórios subterrâneos pode aquecer

ou mesmo ferver quando em contato com o magma. Existem

locais onde a água quente sobe até a superfície terrestre,

formando pequenos lagos. A água é utilizada para aquecer

prédios, casas, piscinas no inverno, e até para produzir

eletricidade. A temperatura da água quente pode ser maior

que 2000 C

Origem

A primeira tentativa de gerar eletricidade de fontes

geotérmicas ocorreu em 1904 em Larderello na

região da Toscana, na Itália. Contudo, esforços para

produzir uma máquina para aproveitar tais fontes

foram mal sucedidos pois as máquinas utilizadas

sofreram destruição devido a presença de

substâncias químicas contidas no vapor. Já em 1913,

uma estação de 250 kW foi produzida com sucesso e

por volta da Segunda Guerra Mundial 100 MW

estavam sendo produzidos, mas a usina foi destruída

na guerra.

Histórico

Fontes de Energia Geotérmica

É possível aquecer a água usando o calor do interior da Terra quando não existem gêiseres,

e as condições são favoráveis. Existem regiões de alto fluxo de calor que possuem rochas a

temperaturas altíssimas, porém essas rochas são impermeáveis de tal modo que não há

circulação de líquido para transportar calor.

Dessa mesma forma, é possível perfurar um poço para que ele alcance uma "caldeira"

naturalmente formada— um depósito de água aquecido pelo calor terrestre. A água que está

entre 130ºC e 330ºC é trazida à superfície através do poço e via pressão se converte em

vapor.

Rocha Úmida Quente

Rocha Seca Quente

Fontes de Energia Geotérmica

Em casos raríssimos pode ser encontrada a chamada fonte de "vapor seco", em que a pressão

é alta o suficiente para movimentar as turbinas da usina com excepcional força, sendo assim

uma fonte eficiente na geração de eletricidade.

Algumas reservas que possuem fluidos (líquidos) a temperaturas menores que 220ºC não

possuem calor suficiente para produzir rapidamente vapor e gerar energia. Utiliza-se, então,

uma central binária onde a água geotérmica transfere calor a um líquido que ferve a

temperatura mais baixa que a água, convertendo-o em vapor e movendo as turbinas.

Ciclo Binário

Vapor Seco

Mapa Geotérmico

MAPA REPRESENTANTO AS ZONAS DE MAIOR POTENCIAL GEOTÉRMICO

Usina Geotérmica

O funcionamento de uma usina geotérmica

consiste em injetar água até uma camada

profunda da crosta terrestre, utilizando o

vapor em velocidade suficiente para mover

turbinas. Também são aproveitados

gêiseres naturais que brotam na superfície

ou são feitas perfurações até as "caldeiras

naturais" subterrâneas

Usina Geotérmica

Utilização do Vapor nas Turbinas

O vapor é levado diretamente às turbinas, eliminando

a necessidade de caldeiras, que usam carvão ou gás

natural.

Água em alta temperatura

Água quente (acima de 200°C) sob alta pressão é

levada a um tanque de baixa pressão o que causa sua

vaporização instantânea, o vapor é então levado à

turbina.

Usina Geotérmica

Funcionamento de uma Turbina

Energia no Brasil e no Mundo

No Brasil ainda não temos nenhuma usina de geração de eletricidade geotérmica, mas o

país planeja entrar na lista dos países que utilizam esse tipo de energia. Investimentos

estão na pauta da exploração do aqüífero Guarani (maior reserva subterrânea de água

doce do mundo, que abrange parte dos estados de Goiás, Mato Grosso do Sul, Minas

Gerais, São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul). A temperatura de sua

água oscila entre 40 e 80º C - capaz de aquecer a água de edifícios ou casas e sistemas

de calefação e lareiras. A exploração dessa energia poderá ser vantajosa nas regiões Sul e

Sudeste, mais frias e próximas ao aqüífero.

Energia no Brasil e no Mundo

1. Os Estados Unidos possuem 86 projetos geotérmicos em desenvolvimento que irão fornecer mais

de 3.300 MW de capacidade elétrica. Com isso, o país terá um total de 6.300 MW, o que é suficiente

para fornecer energia para seis milhões de casas

2. A cidade de Unterhaching, na Alemanha, inaugurou um sistema geotérmico que irá fornecer água

quente para 22 mil residências.

3. Em Unterhaching, a energia geotérmica será produzida a partir de um gerador de 3,4 MW que

será instalado pela gigante de eletrônicos alemã, Siemens.

4. Na Nova Zelândia, uma usina de 90MW que está atualmente em construção irá custar 194

milhões de dólares e elevará a capacidade geotérmica do país para 25%, produzindo mais energia

que todas as usinas eólicas do país combinadas.

5. Na Islândia, existem cinco grandes usinas de geração geotérmica que produzem 26% de toda a

eletricidade do país. Além disso, o aquecimento geotérmico atende às necessidades de água quente

e aquecimento para cerca de 87% da residências.

Energia no Brasil

e no Mundo6. Em Portugal existem, sobretudo, aproveitamentos de baixa temperatura ou termais. Este

aproveitamento pode ser dividido em duas vias: aproveitamento de pólos termais existentes

(temperaturas entre os 20 e os 76ºC) e aproveitamento de aquíferos profundos das bacias s

edimentares. Exemplos do primeiro caso são as termas de Chaves e São Pedro do Sul, com

cerca de 3 MWt (megawatt thermal) a temperaturas de cerca de 75ºC. O segundo caso pode-se

encontrar no projeto geotérmico do Hospital da Força Aérea do Lumiar, em Lisboa, onde a partir

de um furo de 1500 metros de profundidade se conseguem temperaturas de 50 graus. Os

aproveitamentos geotérmicos mais interessantes em Portugal encontram-se nos Açores, onde

estão inventariados cerca de 235,5 MWt, distribuídos por várias ilhas. Só na ilha de São Miguel,

através das centrais geotérmicas de Ribeira Grande e Pico Vermelho, esta energia representou

cerca de 35% da eletricidade consumida na ilha. A energia geotérmica é uma fonte essencial no

arquipélago dos Açores, podendo aumentar em 30 MW (megawatt) na próxima década.

Vantagens e Desvantagens

Perspectivas Futuras

A energia geotérmica é uma fonte de energia

alternativa que é encontrada em locais

especiais da superfície terrestre, que

necessita de muita pesquisa para melhor ser

aproveitada, pois o rendimento que se

consegue é ainda muito baixo. O alto custo

das construções das usinas, da perfuração, e

os possíveis impactos inviabilizam ainda

muitos projetos.

BIOMASSA

Biomassa

Vantagens da gaseificação da biomassa

Gaseificação Industria

Biomassa

Produtos derivados da biomassa

Materiais

Biomassa

A biomassa é um tipo de matéria utilizada na produção de

energia a partir de processos como a combustão de

material orgânico. Parte dessa energia as vantagens são o

baixo

custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos

e menos poluente que outras formas de energias como

aquela obtida a partir da utilização de combustíveis fósseis

como petróleo e carvão mineral.

A queima de biomassa provoca a liberação de dióxido de

carbono na atmosfera, mas como este composto havia

sido previamente absorvido pelas plantas que deram

origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é

nulo.

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Materiais

• A lenha é muito utilizado para produção de

energia por biomassa, no Brasil já representou

40% da produção energética primária, a grande

desvantagem é o destruição das florestas.

• Bagaço de cana;

• Pó de serra;

• Papéis já utilizados;

• Galhos e folhas decorrente da poda de árvores

em cidades ou casas;

• Embalagens de papelão descartadas após a

aquisição de diversos electrodomésticos;

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• Etanol Celulósico:etanol obtido alternativamente

por dois processos. Em um deles a biomassa,

especificamente celulose, é submetida ao processo

de hidrólise enzimática, utilizando uma enzima

denominada celulose. O outro processo é composto

pela execução sucessiva das três seguintes fases:

gasificação, fermentação e destilação.

Bioetanol "comum": feito no Brasil à base do sumo

extraído da cana de açúcar. Há países que empregam

milho e beterraba para a sua produção. Bio diesel é

feito do dendê, da mamona e da soja.

• Óleo vegetal: Pode ser usando em Motores diesel

• usando a tecnologia Elisabeth


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• Biomass-to-Liquids: líquido obtido em duas

etapas. Primeiro é realizado um processo de

gasificação, cujo produto é submetido ao

processo de Fischer-Tropsch. Pode ser

empregado na composição de lubrificantes e

combustíveis líquidos para utilização em

motores do ciclo diesel.

• Bio-óleo: líquido negro obtido por pelo processo

de pirólise cujas destinações principais são

aquecimento e geração de energia eléctrica.

• Bio gás: metano obtido juntamente com dióxido

de carbono por meio da decomposição de

materiais como lixo, alimentos, esgoto e esterco

em digestores de biomassa.


Entendemos que a humanidade atingiu um grau de desenvolvimento que é praticamente

impossível de se manter sem fontes de energia disponíveis. Porém, precisamos entender de

uma vez por todas que muitas destas fontes são finitas e podem cessar em poucas décadas se

não forem usadas de forma consciente, é o caso do Desenvolvimento Sustentável que tanto se

ouve, que analisa desde o crescimento populacional e densidade demográfica até a avaliação

das fontes de energia que ainda estão disponíveis.

Finalizando, lembramos Lavoisier. Na natureza nada se perde tudo se transforma. Usando a

tecnologia disponível no lugar e hora certos, temos a certeza de que a humanidade poderá

conviver com suas indústrias e meios de transporte por muito mais tempo que se propõe, pois o

planeta Terra e seus passageiros são bio-sustentáveis, ou seja, a vida sustenta a própria vida

sabendo-se usar a ciência como aliada nesta luta pela sobrevivência.

CONCLUSÃO

fontes de energias alternativas

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