Fontes de energia

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Introdução
Energia é um insumo essencial na sociedade moderna, suas fontes e uso eficiente são
aspectos importantes e atuais. O conhecimento das diversas fontes de energia e seus
impactos no ambiente são importantes para todo cidadão. A energia é responsável pela
produção de trabalho, ação ou movimento, portanto, qualquer coisa que esteja
trabalhando está produzindo energia. Há vários tipos de energia, das quais se
destacam:
● Energia Cinética: relacionada ao movimento;
● Energia Mecânica: relacionada à força;
● Energia Térmica: relacionada à temperatura;
● Energia Elétrica: relacionada ao potencial elétrico;
● Energia Hidrelétrica: relacionada à água;
● Energia Química: relacionada às reações químicas;
● Energia Eólica: relacionada ao vento;
● Energia Solar: relacionada ao sol;
● Energia Nuclear ou Atômica: relacionada à desintegração do núcleo da matéria.
Primárias e Secundárias
As fontes de energia podem ser classificadas em primárias, quando são encontradas
livremente pela natureza em seu estado bruto, como: sol, água, vento, gás natural,
petróleo bruto. E como secundárias, quando as primárias são convertidas em centros
de transformação, como eletricidade, gasolina, petróleo.
Renováveis e Não Renováveis
As fontes de energia renováveis são aquelas extraídas de fontes naturais capazes de
se regenerar, se desenvolver, ou simplesmente existir dentro de um intervalo de tempo
significativo para as pessoas, são consideradas energias limpas:
● Hidrelétrica - obtida pela força da água dos rios;
● Solar - obtida da energia do sol;
● Eólica - obtida pela força dos ventos;
● Geotérmica - provém do calor do interior da terra;
● Biomassa - obtida de matérias orgânicas;
● Oceanos - obtida pela força das ondas – Maré Motriz;
● Hidrogênio - provém da reação entre hidrogênio e oxigênio que libera energia.
Enquanto as não renováveis tem suas reservas naturais são limitadas (esgotáveis),
pois seus processos de formação são muito lentos ou sua existência é tão curta,
comparados com o ritmo de consumo que o ser humano faz delas. São consideradas
energias poluentes, já que sua utilização causa danos para a natureza, como por
exemplo:
● Urânio;
● Tório;
● Carvão mineral;
● Petróleo;
● Gás natural.
As fontes de energia
Energia solar
Provém da luz do Sol que, depois de captada, pode ser
utilizada de forma ativa ou passiva. Uma utilização
ativa passa pela transformação dos raios solares em
energia térmica ou elétrica. A maior vantagem da
energia solar térmica é a significativa poupança
energética e econômica, podendo ultrapassar 80%, e a
grande disponibilidade de tecnologia no mercado.
Quanto à energia solar elétrica, é uma das mais
promissoras fontes de energia renováveis. A
vantagem mais clara é a quase total ausência de
poluição. Além desta vantagem há a ausência de
partes móveis susceptíveis de partir, não produz
cheiros ou ruídos, tem baixa ou nenhuma manutenção, e os módulos têm um elevado
tempo de vida.
Vantagens
● Ela é renovável, ou seja, nunca acaba.
● É uma energia limpa, ou seja, não gera poluentes para o meio ambiente.
● Baixo custo de manutenção dos equipamentos usados.
● É uma excelente fonte de energia em locais não atendidos por outras fontes de
energia. A energia hidrelétrica, mais consumida no Brasil, não chega em locais de
difícil acesso ou com grandes dificuldades para instalação de torres e cabos de
energia elétrica.
● O equipamento pode ser instalado em residências, baixando o custo da conta de
energia elétrica.
Desvantagens
● Em dias de chuva ou com baixa incidência de sol (dias nublados) diminui a geração
de energia. No período da noite não ocorre a produção de energia.
● O custo para compra e instalação dos equipamentos ainda é alto no Brasil.
Você sabia?
Somente cerca de 1% da energia produzida e consumida no mundo atual é de energia
solar. Mas a boa notícia é que a produção de energia solar está aumentando a cada
ano.
Custo e armazenamento
A energia solar ainda é pouco utilizada no mundo, pois o custo de fabricação e
instalação dos painéis solares ainda é muito elevado. Outro problema é a dificuldade de
armazenamento da energia solar.
Maiores produtores
Os países que mais produzem energia solar são: Japão, Estados Unidos e Alemanha.
Energia eólica
É a energia que provém do vento. Utilizada desde a antiguidade para navegar ou para
fazer funcionar os moinhos, esta é uma das grandes apostas para expansão da
produção de energia elétrica.
O aerogerador obtém energia convertendo a energia cinética do vento em energia
elétrica. A quantidade de energia transferida depende da densidade do ar, da área de
varrimento do rotor e da velocidade do vento.
Vantagens
● É uma fonte de energia inesgotável.
● Não emite gases.
● Não gera resíduos.
● Os geradores podem ser instalados em áreas sem a necessidade de deslocamento
da comunidade, sendo compatível com a permanência de atividades como
agricultura e pecuária.
● Aumenta a autonomia energética do país.
● Reduz a dependência de combustíveis fósseis.
● É uma fonte barata de energia, se for considerado o investimento a longo prazo.
● A instalação ocorre em menos de 6 meses.
● A recuperação do investimento com fabricação, instalação e manutenção do
aerogerador ocorre em menos de seis meses após o início da atividade.
Desvantagens
● Intermitência do vento e integração para a geração constante de energia.
● A instalação modifica a paisagem e o impacto visual é significativo.
● Poluição sonora.
● Impacto sobre a migração das aves.
Eólica no Brasil
A exploração comercial da energia
eólica no Brasil começou em 1992,
quando foi instalado o primeiro
aerogerador em Fernando de Noronha
(PE). A matriz atual conta com 298
usinas eólicas instaladas e coloca o
País como líder do setor no mercado
sul-americano. A produção diária média
é de 2,9 megawatts médios, o suficiente
para abastecer 13 milhões de pessoas.
A energia eólica representa 3,5% da
matriz energética brasileira. A meta do
Ministério das Minas e Energia é chegar a 11% até 2023. Hoje, o Rio Grande do Sul
lidera a produção de energia eólica no País, seguido pelo Ceará, Rio Grande do Sul e
Bahia. O Brasil é líder do mercado sul-americano de energia eólica e aproveita o
potencial do Nordeste Energia Eólica Residencial.
O consumo médio de energia elétrica em uma residência é de 166 KWh/mês, pela
estimativa do Ministério das Minas de Energia. Uma só turbina consegue produzir
energia suficiente para abastecer até 300 unidades residenciais. Não há limitações ao
abastecimento das residências e das unidades comerciais com energia eólica em
todas as necessidades, como aquecimento da água, iluminação e autonomia para
equipamentos eletroeletrônicos.
Energia hidráulica
É obtida a partir do curso da água e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou
queda de água. A conversão em energia elétrica acontece quando a ação da água
causa uma rotação da turbina hidráulica, gerando eletricidade.
A disponibilidade anual deste recurso depende da quantidade de água disponível,
sendo fatores determinantes a pluviosidade, o regime de funcionamento e de
elaboração, com ou sem armazenamento, e a bacia hidrográfica.
Como funciona uma Usina Hidrelétrica?
1. A energia potencial gravitacional que se converte em energia cinética é obtida pelo
represamento da água;
2. Esse represamento provoca a pressão que converte energia hidráulica em energia
mecânica;
3. Essa energia mecânica é transferida para a turbina hidráulica que será convertida em
energia elétrica;
4. A energia elétrica produzida é transmitida para uma ou mais linhas de transmissão,
interligadas à rede de distribuição;
5. Porém, parte dessa energia é "perdida" sob a forma de calor que aquece a linha de
transmissão.
Vantagens
● É considerada um energia renovável, limpa.
● Não emite poluentes na atmosfera.
● Custo operacional baixo, pois as usinas atuais são automatizadas.
Desvantagens
● Alagamento de áreas.
● Destruição de ecossistemas (fauna, flora, solo).
● Extinção de espécies.
● Destruição de comunidades ribeirinhas, quilombolas e indígenas.Usinas Hidrelétricas no Brasil
O Brasil é o terceiro maior produtor do mundo em potencial hidrelétrico, depois do
Canadá e dos Estados Unidos. Além disso, é o terceiro país com maior potencial
hidráulico, estando atrás da Rússia e da China. Cerca de 90% da energia elétrica gerada
no país é proveniente das hidrelétricas. Existem pouco mais de 100 usinas desse tipo
espalhadas pelo Brasil, das quais se destacam:
● Usina Hidrelétrica de Itaipu Binacional: localizada no Rio Paraná, compreende parte
do estado do Paraná e parte do Paraguai.
● Usina Hidrelétrica de Belo Monte: localizada no Rio Xingu, estado do Pará.
● Usina Hidrelétrica de Tucuruí: localizada no Rio Tocantins, estado do Pará.
● Usina Hidrelétrica de Jirau: localizada no Rio Madeira, estado de Rondônia.
● Usina Hidrelétrica Santo Antônio: localizada no Rio Madeira, estado de Rondônia.
Biomassa
Utiliza matéria de origem vegetal para produzir energia (bagaço de cana-de-açúcar,
álcool, madeira, palha de arroz, óleos vegetais etc.
Esta é uma designação genérica que engloba o aproveitamento energético da matéria
orgânica. Esta matéria orgânica pode ter origem na limpeza das florestas, bem como
nos resíduos da agropecuária, na indústria alimentar ou nos resíduos do tratamento de
efluentes domésticos e industriais. A energia pode ser obtida através da combustão
direta ou de uma transformação química ou biológica e pode depois ser aproveitada de
várias formas, das quais se destacam: a combustão direta, o biogás e os
biocombustíveis.
A combustão direta é, como o próprio nome indica, uma combustão direta dos resíduos.
Neste processo são utilizados resíduos florestais e agrícolas cuja queima produz vapor
de água. Este vapor é canalizado para uma turbina, cujo objetivo final é a produção de
eletricidade.
Os biocombustíveis gasosos têm origem nos efluentes agro-pecuários, agro-industriais,
urbanos e nos aterros de Resíduos Sólidos Urbanos. O biogás resulta assim da
degradação biológica e anaeróbica da matéria orgânica e é constituído, em média, por
60% de metano e 40% de CO2 (resultante do processo de degradação dos resíduos).
Etanol
É produzido principalmente a partir da cana-de-açúcar, do eucalipto e da beterraba.
Como energia pode ser utilizada para fazer funcionar motores de veículos ou para
produzir energia elétrica. Suas vantagens são: é uma fonte renovável e menos poluidora
que a gasolina.
Biodiesel
O biodiesel substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclo
diesel. Vantagens: é renovável e não poluente. Desvantagem: existe o esgotamento do
solo.
Biogás
O biogás é um tipo de energia limpa e renovável, portanto apresenta muitas vantagens
para o meio ambiente e saúde das pessoas, pois há baixa emissão de gases poluentes
e nenhum tipo de geração de resíduos, como por exemplo a fuligem. É considerado um
biocombustível é uma fonte de energia renovável. Porém, veremos que ele também
apresenta algumas desvantagens.
Vantagens
● É considerada uma fonte limpa de energia, pois a emissão de gases poluentes é bem
menor em comparação com a queima de combustíveis fósseis.
● É um importante substituto para os combustíveis derivados de petróleo (gasolina e
diesel).
● Através de geradores, pode ser usado para geração de energia elétrica.
● Instalado em propriedades rurais, pode ser uma fonte de renda para agricultores que
podem vender o biogás.
● A produção de lixo orgânico pode ser revertida na geração de energia limpa.
Portanto, dá uma finalidade útil aos aterros sanitários.
● Possibilita a geração de fertilizantes.
● É uma alternativa ao uso do GLP (gás de cozinha).
Desvantagens
● O sistema de armazenamento é complexo e de valor elevado.
● O sistema de produção também é de alto custo no Brasil.
● Há emissão de Dióxido de Carbono (CO2).
Energia geotérmica
Tendo origem no interior da Terra, a energia Geotérmica aproveita o calor que emana
das camadas interiores do planeta para gerar eletricidade e calor. Nas centrais de
energia geotérmica, o calor é aproveitado para gerar vapor, que aciona as turbinas, que
vão produzir energia.
As manifestações conhecidas desta forma de energia são as fontes termais e as
fumarolas. Atualmente, nas estações termais, esta forma de energia é utilizada para
fins medicinais e de lazer, mas pode também ser usada no aquecimento do ambiente,
de águas sanitárias, estufas e instalações industriais.
Vantagens e geração
A energia geotérmica é considerada uma fonte renovável e limpa, pois gera baixos
índices de poluição no meio ambiente. Pode ser obtida através das rochas secas
quentes, rochas úmidas quentes e vapor quente.
Energia Geotérmica no Brasil e no Mundo
Os três países com maior produção de energia geotérmica no mundo são: os Estados
Unidos, as Filipinas e a Indonésia. Além deles, outros países têm optado pela produção
de energia geotérmica, tais quais a China, Japão, Chile, México, França, Alemanha,
Suíça, Hungria e Islândia.
Atualmente, cerca de 25 países do planeta utilizam a energia geotérmica, sendo o Brasil
um país que não apresenta grande potencial de energia geotérmica, uma vez que ela é
explorada, em maior parte, nos locais do planeta onde surgem as áreas de transição
entre as placas tectônicas.
Energia das Marés
Obtida através do movimento de subida e descida do nível da água do mar e pelas
ondas, o potencial deste tipo de energia aguarda por avanços técnicos e tecnológicos
que permitam uma maior aplicação.
As centrais de aproveitamento deste tipo de energia, funcionam de forma semelhante
às barragens hidroelétricas. Assim, a construção de uma central de aproveitamento da
energia das ondas e marés, implica estruturas muito grandes, que atravessam um rio
ou um estuário tornando bastante complicado o processo de implementação deste tipo
de centrais.
Como funciona
A energia maremotriz utiliza desníveis
oceânicos e a variação dos níveis da
maré para utilizar a energia cinética
da movimentação da água e
convertê-la em movimentação de
turbinas, que geram a energia elétrica.
Embora seja considerada uma fonte
de energia renovável e limpa, sua
instalação gera uma série de
alterações no ecossistema marinho
próximo à usina, mas não apresenta a
desvantagem de putrefação de toda
uma área vegetal, como é o caso das hidrelétricas.
Vantagens
A principal vantagem da energia maremotriz é seu longo prazo de funcionamento sem
o esgotamento de nenhum recurso natural, uma vez que não se estima uma mudança
no funcionamento da maré – fonte indireta da energia utilizada nesta categoria. Além
disso, é comum que áreas litorâneas – regiões onde as usinas maremotrizes devem
estar – possuam variações grandes no comportamento dos ventos, e muitos dias
nublados ou chuvosos. Isso impede um bom aproveitamento de fontes de energia que
utilizem o vento ou o sol. Em países com áreas litorâneas muito extensas, a energia das
marés pode ser ideal, especialmente em locais onde a geologia marítima favorece a
implantação.
Desvantagens
Há um motivo para a energia maremotriz não ter ganho muita popularidade, e este
motivo é, essencialmente, o custo: economicamente, a instalação de uma usina que
utilize a maré como fonte energética não vale a pena, e seus custos de manutenção
também são consideravelmente altos – além da rápida depreciação que ocorre em
função da água do mar. A quantidade de fatores necessários para tornar a instalação
viável é outro empecilho significativo da energia maremotriz. Além de ser caro, a
quantidade de esforço necessária para a verificação da viabilidade é complexa e
trabalhosa, o que nem sempre a torna a melhor opção.
Petróleo
O petróleo é encontrado no fundo dos oceanos,
bem como no solo, em rochas sedimentares.
Petróleo, do latim petroleum, é a união das
palavras petrus (pedra) e oleum (óleo) que
significa literalmente óleo de pedra. Este é um
óleo mineral, de cor escura e cheiro forte,
constituído por uma mistura de compostos
orgânicos, em especial por hidrocarbonetos. É
sobretudo utilizado nos transportes e constitui
uma das maiores fontes de poluição atmosférica
e motivo de disputaseconômicas e de conflitos armados.
Trata-se de um combustível muito nocivo para o ambiente em todas as fases do seu
consumo. Desde o momento da extração, em que há a possibilidade de derrame, até o
momento da combustão, onde acontece a emissão de gases nocivos para a atmosfera.
Derivados do Petróleo
O petróleo é matéria prima de muitos combustíveis, produtos, óleos, como:
● Gasolina;
● Gás Liquefeito de Petróleo (GLP);
● Gás Natural;
● Querosene;
● Óleo Diesel;
● Nafta Petroquímica;
● Solventes;
● Asfalto;
● Dentre outros.
Exploração e extração do Petróleo
O processo é iniciado com a prospecção, com o conhecimento do terreno. Somente
após um estudo detalhado é feita a perfuração e através de bombas de extração o óleo
é sugado das jazidas. Se a pressão do gás é suficiente para expelir a substância, não se
incluem as bombas de sucção, colocando-se apenas uma tubulação para a extração do
petróleo bruto.
No mar, são utilizadas bombas em plataformas marítimas de vários tipos - que diferem
de acordo com a profundidade dos poços, com o seu posicionamento, entre outros. Por
conseguinte, a substância é levada para as refinarias, a fim de separá-lo em vários
componentes, que por sua vez serão transformados em vários produtos derivados do
petróleo.
Carvão mineral
O carvão mineral é um combustível fóssil muito usado atualmente nas siderúrgicas e
usinas termelétricas para produção de energia. É uma rocha orgânica constituída
maioritariamente por carbono. Foi o primeiro a ser utilizado em larga escala, em
processos industriais e ao nível doméstico. É, de todos os combustíveis fósseis, o que
se estima ter maiores reservas, até 200 anos, e o que acarreta mais impacto
ambientais, em termos de poluição e alterações climáticas.
Vantagens
O carvão pode ser extraído do solo em minas a céu aberto o que representa menor
custo. Fácil de transportar. Seu uso é prático para o aquecimento doméstico nos países
de invernos rigorosos.
Desvantagens
A extração em minas é de grandes riscos para o meio ambiente e para os operários,
principalmente das variedades mais inflamáveis de carvão. Os impactos das usinas que
usam o carvão como combustível também são grandes. Elas produzem resíduos
sólidos tóxicos, além das emissões de gases altamente poluentes, como mercúrio,
cádmio e chumbo, e da poluição térmica produzida com o aquecimento de caldeiras.
Energia termoelétrica
Usina Termoelétrica, central termoeléctrica ou simplesmente termoelétrica ou
termelétrica é uma instalação industrial utilizada para a geração de energia elétrica,
através de um processo no qual a energia é liberada a partir de produtos combustíveis,
com bagaços, madeira, óleo combustível, óleo diesel, gás natural, carvão natural e
urânio enriquecido, enfim, pela queima de algum tipo de combustível renovável ou não
renovável.
As formas de produção de energia são praticamente iguais, variando apenas os
combustíveis para as respectivas usinas, que podem ser: usina a óleo, usina a carvão,
usina nuclear e usina a gás.
No Brasil, a energia termoelétrica é um recurso estratégico, pois supre as necessidades
energéticas durante os períodos de seca, quando as hidroelétricas não atendem toda a
demanda. Cerca de 50 usinas termoelétricas estão espalhadas por vários estados
brasileiros, entretanto, mesmo quando operam em plena capacidade, geram cerca de
15 mil MW de energia (Megawatts), ou seja, 7,5% do total consumido no País.
Como funciona uma Usina Termoelétrica?
Basicamente, nas termelétricas, a caldeira
é aquecida com água e produz vapor, o
qual, em alta pressão, move as pás da
turbina do gerador. Por sua vez, após ter
movimentado as turbinas, o vapor é
conduzido a um condensador que será
resfriado para ser reutilizado em um novo
ciclo.
Na realidade, a eletricidade é produzida a
partir da energia cinética obtida pela passagem do vapor pela turbina, transformando a
potência mecânica em potência elétrica. A energia gerada é transmitida através de
cabos, que por sua vez é levada aos transformadores, onde tem sua tensão levada a
níveis adequados para utilização pelos consumidores. Daí a energia é distribuída para
consumo.
Vantagens
Por outro lado, elas podem ser edificadas praticamente em qualquer lugar, inclusive
próximo de centros urbanos, diminuindo o desperdício nas linhas de distribuição. Além
disso, podem ser construídas rapidamente para atender demandas emergenciais a
médio e curto prazo. Por esse motivo, são opções para países carentes de outras
fontes energéticas para gerar eletricidade. Ademais, subprodutos, como a palha de
arroz e bagaços, lixões e aterros sanitários, podem ser utilizados enquanto fonte de
calor.
Desvantagens
Um dos piores impactos ambientais possíveis ocorre quando os gases residuais do
processo são emitidos para a atmosfera, onde a grande quantidade de poluentes causa
o aquecimento global por meio do que chamamos “efeito estufa”, além das chuvas
ácidas. As termoelétricas possuem um alto custo de manutenção, posto que
necessitam constantemente de combustível para ser queimado.
Quer saber mais?
Acesse
★ https://www.youtube.com/watch?v=9VGiKHKX3wA
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Exercícios
1. Qual das seguintes fontes de produção de energia é a mais recomendável para a
diminuição dos gases causadores do aquecimento global?
A) Óleo diesel.
B) Gasolina.
C) Carvão mineral.
D) Gás natural.
E) Vento.
2. As duas fontes de energia mais consumidas na matriz energética mundial e
brasileira são, respectivamente:
A) solar e eólica.
B) petróleo e petróleo.
C) hidrelétrica e petróleo.
D) hidrelétrica e hidrelétrica.
E) petróleo e solar.
3. Assinale qual alternativa apresenta apenas fontes renováveis de energia:
A) carvão mineral, solar, eólica e biomassa.
B) biomassa, solar, eólica e gás natural.
C) nuclear, petróleo, gás natural e biomassa.
D) eólica, solar, hidrelétrica e biomassa.
E) solar, eólica, carvão natural e nuclear.
4. Empresa vai fornecer 230 turbinas para o segundo complexo de energia à base de
ventos, no sudeste da Bahia. O Complexo Eólico Alto Sertão, em 2014, terá
capacidade para gerar 375 MW (megawatts), total suficiente para abastecer uma
cidade de 3 milhões de habitantes.
MATOS, C. GE busca bons ventos e fecha contrato de R$ 820 mi na Bahia. Folha de S. Paulo, 2 dez. 2012.
A opção tecnológica retratada na notícia proporciona a seguinte consequência para o
sistema energético brasileiro:
A) Redução da utilização elétrica.
B) Ampliação do uso bioenergético.
C) Expansão das fontes renováveis.
D) Contenção da demanda urbano-industrial.
E) Intensificação da dependência geotérmica.
5. A energia gerada pela força dos ventos é chamada de eólica. As usinas eólicas são
comumente implantadas em áreas onde há uma elevada circulação atmosférica, que
garante a continuidade dos ventos para a ativação das turbinas. Dentre as vantagens
da energia eólica, pode-se citar:
A) a elevada emissão de poluentes na atmosfera.
B) a impossibilidade de emprego nas regiões brasileiras.
C) a não utilização de tecnologias modernas.
D) o baixo impacto ambiental do seu funcionamento.
E) a dificuldade de instalação em áreas litorâneas.
6. A matriz elétrica se refere ao conjunto de fontes de energia utilizadas para a geração
de energia elétrica em um determinado local. No caso do Brasil, a principal fonte de
energia da matriz elétrica é:
A) petróleo.
B) hidrelétrica.
C) gás natural.
D) solar.
E) eólica.
Gabarito
1 2 3 4 5 6
E B D C D B