Title: A Energia e o Meio Ambiente
1A Energia e o Meio Ambiente
- Conceitos, fontes de energia, a questão
energética no futuro
2Uso de Energia pelo Homem
- Utilização de força física ou animal para o
desenvolvimento das actividades humanas - Descoberta do fogo
- Uso de madeira e demais combustíveis para
aquecimento, iluminação e aprimoramento de
ferramentas - Revolução industrial, uso de energia disponível
em cursos dágua e vapor para movimentar máquinas.
3Necessidades Actuais de Energia
- Actualmente, para que seja possível manter os
nossos padrões de consumo e produção são
necessárias grandes quantidades de energia - Nos países industrializados ocorre o maior
consumo de energia - Isto leva a desequilíbrios económicos, sociais e
ambientais.
4Consumo de Energia no Mundo (2001)
Continente Consumo (106 TEP) do Total
Oriente Médio e África 922,3 8,44
Europa 3.606,4 32,98
América do Norte 2.529,6 23,13
América Central e Caribe 214,2 1,96
América do Sul 382,2 3,50
Ásia (Excepto Oriente Médio) 3.145,5 28,77
Oceania 133,9 1,22
Total 10.934,1 100
TEP Tonelada equivalente de petróleo Fonte
World Resources Institute, 2005
5Consumo de Energia
- Para satisfazer as necessidades relativas ao
consumo de energia o Homem utiliza diversas
fontes - A combinação entre as fontes de energia
utilizadas para suprir as nossas necessidades é
denominada de Matriz Energética - A matriz energética mundial é constituída,
principalmente, pelas seguintes fontes - Térmica, hidroelétrica, geotérmica e nuclear.
- Além dos tipos mencionados existem, ainda, as
fontes alternativas de energia.
6Distribuição Mundial do Consumo de Energia por
Sector
Fonte World Resources Institute, 1998
7Principais Fontes de Energia
- As principais fontes de energia disponíveis são
classificadas em - Não renováveis
- Combustíveis fósseis
- Nuclear
- Geotérmica.
- Renováveis
- Solar
- Hidráulica
- Eólica
- Biomassa.
8Considerações sobre as Fontes de Energia
- O aproveitamento das fontes de energia resulta em
impactos sobre o meio ambiente - O conceito de energia limpa é relativo, a menos
que se considere apenas o processo de conversão
de uma forma de energia em outra.
9Combustíveis Fósseis
- Todos os materiais que foram capazes de armazenar
energia solar - Todas as plantas são capazes de converter energia
solar em química - Os combustíveis fósseis surgiram a partir da
decomposição biológica incompleta de matéria
orgânica morta - São considerados nossa fonte primária de energia,
em função de sua participação na matriz
energética.
10Distribuição das Reservas de Petróleo no Mundo
(1997)
11Comércio de Petróleo no Mundo (1995)
12Distribuição das Reservas de Carvão no Mundo
(1997)
13Impactos Associados aos Combustíveis Fósseis
- Alteração nas características do solo em função
da abertura de minas - Construção de plataformas para poços de petróleo
e gás, tubulações, depósitos e tanques de
armazenagem - Infra-estrutura para transporte e beneficiamento
- Poluição de águas superficiais
- Poluição atmosférica
- Subsidência do solo.
14(No Transcript)
15(No Transcript)
16Fontes Alternativas de Energia
- É comum considerar que qualquer recurso
energético, diferente dos combustíveis fósseis,
seja uma fonte alternativa de energia - As fontes alternativas são divididas nas
seguintes categorias - Não-renováveis
- Nuclear e geotérmica
- Renováveis
- Solar, hidráulica, eólica e biomassa.
17Energia Nuclear
- É a energia obtida do núcleo dos átomos de
determinados elementos químicos - O aproveitamento pode ser feito por dois
processos distintos - Fissão ? Divisão do núcleo de átomos pesados
- Fusão ? União de dois átomos leves.
- Como consequência destes dois processos ocorre a
liberação de energia
18Representação do Processo de Fissão Nuclear
19Energia Nuclear
- 1942 - Primeira reação de fissão controlada pelo
Homem - Conduziu ao uso do urânio como explosivo e como
fonte de calor para produzir vapor e energia
elétrica. - Em média, um quilograma de óxido de urânio
(U3O8), produz uma quantidade de energia
equivalente a 11,36 m3 de petróleo ou 17,9
toneladas de carvão. - O urânio natural é constituído de uma mistura de
três isótopos, obedecendo a seguinte proporção - U 238 99,3
- U 235 0,7
- U 234 0,005
20ENERGIA NUCLEAR
- O urânio 235 é o único material fissionável
encontrado naturalmente, sendo essencial para a
produção de energia. - Na maioria dos reatores nucleares,
principalmente nos PWRs, o urânio 235 deve estar
presente em uma concentração da ordem de 3.
21Comparação entre os Sistemas Convencional e
Nuclear para Geração de Energia Elétrica
22Impactos Ambientais Associados à Energia Nuclear
- Com relação aos impactos ambientais associados à
geração de energia pelo urânio, deve-se
considerar as etapas relativas - à extração e beneficiamento do minério de urânio
- fabricação dos elementos combustíveis e
- queima destes nos reactores nucleares.
- Uma grande preocupação associada à energia
nuclear esta relacionada aos rejeitos
radioativos - Podem resultar em significativo impacto sobre a
saúde da população e sobre o meio ambiente,
devido a ação da radiação ionizante.
23Energia Geotérmica
- Conversão do calor natural em energia para
aquecimento ou geração de electricidade - Um exemplo do aproveitamento da energia
geotérmica data de 1904, na Itália - É uma fonte não renovável de energia caso a taxa
de utilização seja maior que a de geração de
calor - O processo de geração de calor no interior do
planeta é completamente compreendido - Está associado ao movimento de placas tectônicas
e decaimento radioativo de isótopos naturais.
24Energia Geotérmica
- O aproveitamento da energia geotérmica pode ser
feito de duas formas - Utilização do calor para geração de energia
elétrica a partir do vapor dágua - Utilização de água subterrânea, para aquecimento
ou resfriamento de edifícios. - Os impactos ambientais podem ser menos intensos
que aqueles causados por outras fontes, mas não
são desprezíveis - Poluição sonora, emissão de gases, alteração do
solo e poluição térmica. - O seu aproveitamento não depende do transporte e
beneficiamento de grandes quantidades de
materiais.
25(No Transcript)
26Fontes Renováveis de Energia
- São todas aquelas direta ou indiretamente
derivadas da energia solar - Energia hidráulica, que é continuamente obtida
devido ao ciclo hidrológico, que depende da
energia do sol - Energia dos ventos, relacionada à movimentação de
massas de ar - Energia acumulada nas plantas pelo processo de
fotossíntese, das quais se pode obter
combustíveis.
27Uso da Energia Proveniente do Sol
28Aproveitamento da Energia Solar Direta
29Energia Solar Direta
- Sistemas ativos ? necessitam de dispositivos
mecânicos, para fazer com que o ar, a água, ou
outro fluido, circule através de colectores
solares - Coletores solares (aquecedores)
- são painéis planos constituídos por uma cobertura
de vidro sobre uma caixa com as paredes internas
pintadas de preto, dentro da qual a água circula
no interior de tubos metálicos. - Os raios solares de pequeno comprimento de onda
atravessam a cobertura de vidro e são absorvidos
pelo revestimento interno da caixa. - A temperatura da água que circula no interior dos
tubos pode variar de 38 oC a 93 oC. - Painéis solares funcionam da mesma forma que as
estufas utilizadas para o cultivo de determinados
tipos de plantas.
30Representação Esquemática de um Painel Solar
31Luz International Solar Farm (capacidade de
produção para atender 540.000 pessoas USA) 1
Coletores solares 2 Caldeira a gás 3
Sistema turbogerador 4 Gerador de Vapor e
superaquecedor solar 5 Sistema de Controle 6
Torre de Resfriamento 7 Interconexão com a
rede de distribuição.
32Representação Esquemática da Central Luz
International(Deserto de Mojave, Sul da
Califórnia)
33Energia Solar Direta
- Células fotovoltaicas são um outro tipo de
dispositivo utilizado para o aproveitamento da
energia solar - Estas convertem a luz do sol diretamente em
energia elétrica, utilizando um material
semicondutor sólido. - São utilizadas células solares feitas de silício,
ou outro material, e componentes eletrónicos,
apresentando poucas ou nenhuma parte móvel. - A eficiência de conversão de energia solar em
energia elétrica varia de 10 a 25 - Tem-se uma expectativa para o limite superior da
eficiência de conversão da ordem de 30.
34Energia Solar Direta
- O aproveitamento desta energia é já uma realidade
e cada vez mais competitiva em relação as outras
fontes disponíveis - É uma alternativa para aproveitamento em pequena
escala e locais remotos - Com relação aos impactos ambientais, pode-se
dizer que o uso de energia solar direta não é
significativo - Não ocorre a emissão de poluentes para o meio
ambiente - Deve-se considerar os impactos ambientais
resultantes da extracção dos recursos naturais
para a fabricação e montagem dos sistemas
coletores. - Quando se fala em sistemas de grande capacidade,
os impactos são mais significativos
35Energia Hidráulica
36Energia Hidráulica
- O aproveitamento da energia hidráulica em
centrais hidroeléctricas é bastante eficiente,
chegando a 96 - Isto resulta em um baixo custo de produção
- Os principais impactos estão relacionados aos
reservatórios - Grandes áreas alagadas, alteração das
caraterísticas do fluxo e da qualidade da água. - Além da centrais hidroelétricas tradicionais
pode-se fazer o aproveitamento da energia das
marés.
37(No Transcript)
38Energia Eólica
- Já é utilizada á longo tempo, remontando a época
das antigas civilizações chinesas e persas, até
aos nossos dias. - Recentemente tem sido utilizada para a geração de
energia elétrica - Os ventos são resultantes do aquecimento
diferencial da superfície da Terra, o que dá
origem a massas de ar com diferentes quantidades
de calor e densidades - O potencial para a geração de energia a partir do
vento é enorme - A sua exploração é já uma realidade ao nível
mundial e no nosso país também.
39Energia Eólica
- A partir de julho de 1992 começou-se a produzir
energia elétrica a partir de turbinas eólicas, na
ilha de Fernando de Noronha com uma turbina de 75
kW - A capacidade instalada em Portugal está em
constante crescimento, pelo que não vamos
arriscar qualquer número.
40Energia Eólica
- O uso de energia eólica não irá solucionar todos
os problemas relacionados à demanda de energia
eléctrica - Com relação aos aspectos ambientais, o uso da
energia eólica também apresenta algumas
desvantagens, destacando-se as seguintes - Projectos de demonstração indicam que as
vibrações dos moinhos de vento podem produzir
ruídos significativos - Os moinhos de vento podem interferir nas
transmissões de rádio e televisão - A paisagem local é alterada
- Ocupação de grandes áreas para a instalação dos
moinhos - Morte de pássaros que colidem com as pás dos
moinhos.
41Biomassa
- Combustível de biomassa é um novo nome dado ao
mais antigo combustível utilizado pelo Homem - Matéria orgânica, como plantas e restos de
animais que podem ser queimados diretamente ou
convertidos para uma forma mais conveniente e
depois queimados para o aproveitamento da
energia. - Pode-se queimar a madeira diretamente em um fogão
a lenha, ou então, converter a mesma em carvão e
depois queimá-lo. - Até o final do século XIX a madeira foi a
principal fonte de energia em todo o Mundo. - Ainda hoje, mais de 1 bilião de pessoas utilizam
a madeira como principal fonte de energia, seja
para aquecimento ou para a preparação de
alimentos.
42Biomassa
- O aproveitamento de energia pode ocorrer por
várias rotas - Queima directa para a produção de electricidade
ou para aquecimento da água ou do ar - Aquecimento da biomassa para a obtenção de
combustível gasoso - Destilação ou processamento da biomassa para
produzir combustíveis como o etanol, metanol ou
metano. - Fontes de biomassa combustível incluem os
produtos florestais e agrícolas e o lixo urbano
que pode ser incinerado - A produção líquida de energia é baixa, sendo
necessária uma considerável quantidade de energia
para a sua coleta e transporte.
43Células de Combustível
- Actualmente estão a ser desenvolvidas pesquisas
visando a transformação direta da energia química
dos combustíveis em energia elétrica - Entre os principais combustíveis que podem ser
utilizados destacam-se - Hidrogénio (mais comum)
- Metanol
- Etanol
- Gás natural.
44Células de Combustível
- O aproveitamento da energia é feita em
dispositivos adequado - Estes dispositivos são constituídos por eletrodos
metálicos, solução de eletrólito e membranas
poliméricas, para manter a separação entre os
reagentes - Oxigênio e hidrogênio ou outro combustível são
alimentados à célula - Para que o processo ocorra é necessário uma
quantidade inicial de energia para promover a
ionização dos reagentes - No processo é gerado um fluxo de elétrões entre
os eletrodos, o qual pode ser utilizado para
carregar uma bateria ou accionar um motor
elétrico.
45Representação Esquemática de uma Célula de
Combustível
46Células de Combustível
- O hidrogênio e oxigênio podem ser obtidos pela
eletrólise da água, utilizando-se energia eólica
ou solar - A utilização de gás natural ou outro combustível
que contenha hidrogênio, nas células de
combustível gera menor poluição do que a queima
em dispositivos convencionais - A eficiência das mesmas independe do seu tamanho
e do nível de produção de energia.
47Conclusões
- O Mundo está a mover-se para uma nova era, da
quase total dependência dos combustíveis fósseis,
para uma maior utilização de fontes alternativas
e renováveis de energia - Cada alternativa oferece um caminho para sair do
dilema energético, criado pelo crescimento
populacional e desenvolvimento tecnológico - A avaliação das alternativas disponíveis e a
seleção da combinação mais adequada entre as
mesmas é o desafio que cada País deverá
enfrentar - Deve-se desenvolver modelos específicos para cada
região, visando o melhor aproveitamento dos
recursos disponíveis, com o menor impacto sobre o
meio ambiente.