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A Energia e o Meio Ambiente

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A Energia e o Meio Ambiente Conceitos, fontes de energia, a quest o energ tica no futuro Energia Solar Direta O aproveitamento desta energia j uma realidade e ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: A Energia e o Meio Ambiente


1
A Energia e o Meio Ambiente
  • Conceitos, fontes de energia, a questão
    energética no futuro

2
Uso 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.

3
Necessidades 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.

4
Consumo 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
5
Consumo 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.

6
Distribuição Mundial do Consumo de Energia por
Sector
Fonte World Resources Institute, 1998
7
Principais Fontes de Energia
  • As principais fontes de energia disponíveis são
    classificadas em
  • Não renováveis
  • Combustíveis fósseis
  • Nuclear
  • Geotérmica.
  • Renováveis
  • Solar
  • Hidráulica
  • Eólica
  • Biomassa.

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Considerações 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.

9
Combustíveis 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.

10
Distribuição das Reservas de Petróleo no Mundo
(1997)
11
Comércio de Petróleo no Mundo (1995)
12
Distribuição das Reservas de Carvão no Mundo
(1997)
13
Impactos 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)
16
Fontes 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.

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Energia 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

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Representação do Processo de Fissão Nuclear
19
Energia 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

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ENERGIA 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.

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Comparação entre os Sistemas Convencional e
Nuclear para Geração de Energia Elétrica
22
Impactos 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.

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Energia 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.

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Energia 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)
26
Fontes 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.

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Uso da Energia Proveniente do Sol
28
Aproveitamento da Energia Solar Direta
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Energia 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.

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Representação Esquemática de um Painel Solar
31
Luz 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.
32
Representação Esquemática da Central Luz
International(Deserto de Mojave, Sul da
Califórnia)
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Energia 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.

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Energia 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

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Energia Hidráulica
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Energia 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)
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Energia 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.

39
Energia 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.

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Energia 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.

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Biomassa
  • 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.

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Biomassa
  • 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.

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Células 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.

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Células 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.

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Representação Esquemática de uma Célula de
Combustível
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Células 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.

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Conclusões
  • 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.
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