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Frente B Recursos EnergéticosMódulo 09 G EO G R A FI A 7574 Bernoulli Sistema de EnsinoColeção 6V Participação de cada setor de atividade no consumo de eletricidade no Brasil 100 80 60 40 20 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 0 Industrial Transportes* Agropecuário Público Comercial Residencial Setor energético 45 47,1 47 47,8 46,7 47 46,7 46,1 43,3 44,2 14,4 14 14,1 13,9 14,3 14,2 14,2 14,6 15,3 15 23,8 22,4 22,3 21,8 22,2 22 22,1 22,3 24,1 23,8 3,6 3,6 3,5 3,7 3,6 3,7 4,2 4,3 4,4 4,7 3,93,94,34,34,24,24,14,244 8,18,78,18,28,58,78,48,78,78,8 *O setor de transportes tem participação que varia de 0,3% a 0,4% durante todo o período. Grandes potenciais hidrelétricos 1 4 3 22 3 4 Pu ru s Mad eir a Ta pa jó s Amazonas Xi ng u Xi ng u Iriri A ra gu ai a To ca nt in s Paranaíba Pa ra ná Grande Do ceVe lh as Sã o Fr an ci sc o Jequitinhonha Pardo Capibaribe Pa rn aíb a Jaguaribe Tietê Jacuí Uruguai Paranapanema To ca nt in s Trom betas Ji-Paraná Ju ru á Ju ru en a Br an co Pa ra gu ai Te le s Pi re s Negro Solimões São Lourenço Taquari Bacia Amazônica 3 904 392,8 km2 2 234,0 GWh Área Potencial hidrelétrico 1 Bacia do São Francisco 645 067,2 km2 54 713,8 GWh Área Potencial hidrelétrico 2 Bacia Tocantins-Araguaia 813 674,1 km2 29 614,4 GWh Área Potencial hidrelétrico 3 Bacia do Prata 1 397 905,5 km2 184 917,4 GWh Área Potencial hidrelétrico 4 Paraíba do Sul 0 425 Km N MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA. Contudo, a construção de usinas hidrelétricas implica uma série de impactos socioambientais. O lago formado pelo represamento do rio, dependendo da usina, pode inundar e destruir extensas áreas de vegetação, afetando também a vida animal presente no local. Além disso, quando não há a retirada da vegetação da área inundada, há a liberação de gás metano vindo da decomposição das plantas. O aumento desse gás na atmosfera intensifica o efeito estufa. Em relação ao aspecto social, para tal construção, é necessária a remoção das comunidades que habitam as proximidades dos rios represados, as quais, na maioria das vezes, dependem do rio para sua sobrevivência. Por isso, muitas delas têm seu modo de vida totalmente modificado quando são removidas para a construção das usinas. No Brasil, as hidrelétricas em operação e as planejadas para a região Norte, especialmente para a Amazônia, têm provocado muita polêmica. A transmissão dessa energia para o Centro-Sul é inviabilizada pelas enormes distâncias, apesar de a Eletronorte alegar que elas são uma opção para o abastecimento de energia no Brasil. Na realidade, essas hidrelétricas estão sendo construídas na região para fornecer energia, principalmente, aos projetos mineradores de grandes empresas. Eólica O vento, assim como o Sol e a água, é um recurso energético abundante na natureza. Quando intenso e regular, é ideal para produzir energia elétrica a preços relativamente competitivos. Atualmente, o preço dessa energia ainda é elevado, mas, à medida que essa fonte estiver mais difundida e os avanços tecnológicos diminuírem o custo de produção, espera-se que o custo por megawatt obtido por meio dessa fonte seja reduzido. A exploração da energia eólica depende das condições naturais para seu aproveitamento. Algumas regiões são mais favoráveis à formação de ventos; no caso do Brasil, há o Sertão nordestino (regiões secas e quentes são favoráveis à recepção de ventos) e o litoral norte (zona receptora dos ventos alísios de nordeste, além das brisas comuns às áreas litorâneas). Conforme se pode observar no gráfico anterior, em termos estruturais, ou seja, por atividade econômica, o consumo de eletricidade no Brasil é maior no setor industrial, que foi responsável por 44,2% do consumo total nacional em 2010. Observa-se, porém, uma tendência de redução da participação desse setor, que já foi de 47,8% em 2004. O setor residencial, aquele que mais contribuiu para a racionalização do consumo em 2001, é o segundo maior consumidor de energia elétrica no país, alcançando mais de 23,8% em 2010. O setor agropecuário, por sua vez, não ultrapassa 5% do total consumido desde a década de 1990. O mapa a seguir nos permite perceber que a maior porcentagem do consumo elétrico do país ocorre justamente na região que possui a maior parte da população e das indústrias instaladas, ou seja, o Sudeste. O estado de São Paulo consome, sozinho, mais de 30% de toda eletricidade produzida no Brasil, devido ao seu maior desempenho econômico. Consumo de eletricidade por região – 2010 S ud es te Domicílios atendidos 97%94% S ul 86% C en tr o- O es te 71% 58% N or de st e N or te 34% do consumo pertence a São Paulo, é o maior do país. 90% das residências no país têm energia elétrica. 60% Sudeste 15% Sul 4% Centro-Oeste 16% Nordeste 5% Norte 0 700 km N ANEEL, 2011. EUA, Canadá, Brasil, Rússia, Noruega e China são países que possuem grande potencial hidráulico. A China é o que que mais aproveita esse potencial, sendo responsável por 15,4% de toda a hidroeletricidade produzida no mundo, mas que representam apenas 16% de seu consumo total de eletricidade. Nesse país, o crescimento econômico vem se processando em ritmo muito acelerado, e registra-se atualmente uma intensificação do aproveitamento de seu potencial hidrelétrico disponível, cabendo destacar a recente conclusão da usina de Três Gargantas, a maior do mundo, lugar antes ocupado por Itaipu. Energia hidrelétrica – maiores produtores China: 15,4% Outros: 39% Índia: 3,9% Noruega: 4,3% Rússia: 5,7% Estados Unidos: 8,09% Brasil: 11,9% Canadá: 11,7% KEY WORLD ENERGY STATISTICS, 2008. A Noruega, com 98%, o Brasil, com 83% e a Venezuela com 72%, por exemplo, são países onde a geração hidráulica é predominante na matriz elétrica. Ressalta-se que, embora nos Estados Unidos a participação da hidroeletricidade seja pequena na composição de sua matriz energética (7,4%), pode-se observar no gráfico que o montante produzido pelo país por meio de fonte hídrica situa-se entre os maiores do mundo. Duas grandes vantagens da utilização da energia hidrelétrica são o fato de ela ser renovável e de não poluir a atmosfera, como ocorre com os combustíveis fósseis (carvão mineral e petróleo). Além disso, o tempo de vida das usinas é bastante longo e o seu custo de manutenção é relativamente baixo. Frente B Recursos EnergéticosMódulo 09 G EO G R A FI A 7776 Bernoulli Sistema de EnsinoColeção 6V A figura a seguir apresenta o processo de obtenção de energia eólica. O que é? Turbinas eólicas ou aerogeradoras captam a energia do vento e a transformam em eletricidade. São instaladas em locais com ventos constantes. Os ventos se formam principalmente por causa do aquecimento desigual da atmosfera pelo sol. AR QUENTE AR FRIOAR QUENTE AR FRIO Entenda o Processo Transmissão de energia Giro da turbina Tr an sm is sã o de e ne rg ia A altura das torres eólicas depende das características do vento disponível no local de instalação e, geralmente, varia de 20 m a 100 m. Ventos Ventos As irregularidades da superfície e a rotacão da terra também ajudam na formação dos ventos. Na base de cada uma das pás, existe um mecanismo que promove a sua rotação seguindo a direção do vento. Anemômetro (medidor de velocidade do vento) Sensor de direção do vento As pás são ocas e constituídas de materiais leves, como fibras de vidro e carbono. Cada turbina tem um controlador que se ajusta de acordo com a direção e velocidade do vento. Quando este atinge 10 km/h, o gerador é acionado pelo controle e, quando a velocidade do vento ultrapassa 100 km/h, o eixo da turbina é freado. Dentro da turbina, há um multiplicador de velocidade que gira o rotor a 1 500 giros por minuto. Isso permite que o gerador produza eletricidade. Depois, segue para os domicílios pela rede elétrica. A eletricidade é enviadapor cabos que descem pelo interior da torre e se conectam com uma rede de energia. O início mais intenso da exploração da energia eólica ocorreu durante a crise do petróleo, na década de 1970. Os EUA lideraram essa produção até os preços do petróleo caírem novamente, em meados da década de 1980, o que reduziu os investimentos nesse tipo de energia. A Alemanha já ultrapassou os EUA e é hoje o maior produtor mundial de energia eólica. A tecnologia atualmente empregada para a construção de cata-ventos está em evolução. As usinas de hoje conseguem captar ventos de até 10 metros por segundo, mas pesquisas na Europa e nos EUA estão em busca do desenvolvimento de melhores estruturas para otimizar a exploração e a captação desse recurso. O Brasil apresenta grande potencial disponível (cerca de 559 Gigawatts), que, contudo, não é aproveitado. Em 2008, foram produzidos apenas 273 megawatts, dos quais 50 megawatts advêm do parque eólico de Osório, no Rio Grande do Sul, a maior usina eólica do país. Solar O Sol é a fonte energética de maior disponibilidade no planeta. Além de não poluir o ambiente, é renovável e pode ser obtida durante todo o ano em grande parte da Terra. Contudo, seu aproveitamento ainda não é muito intenso, pois a tecnologia dos painéis solares ainda não é bem desenvolvida e possui custo elevado; portanto, no momento, essa forma de obtenção de energia não é viável economicamente. Existem dois meios de se obter energia elétrica da radiação solar – o direto e o indireto: A obtenção direta é feita da transformação da energia solar em elétrica diretamente. Nesse caso, é necessária a presença de painéis fotovoltaicos1, que, entretanto, são caros e pouco acessíveis. Há também a possibilidade de obtenção de energia elétrica do aquecimento de fluidos (água ou óleos) ou do ar de maneira indireta, gerando vapor para acionar turbinas. A Alemanha é o maior produtor mundial de energia solar, seguida pelo Japão e pelos Estados Unidos. No Deserto de Mojave, na Califórnia (EUA), há o maior complexo para produção de energia solar do mundo, com uma área de cerca de 6 mil km2. Painéis solares no Deserto de Mojave, na Califórnia, EUA. Geotérmica A energia geotérmica, também conhecida como geotermal, é gerada pelo calor proveniente do interior do planeta, em centrais geotérmicas (de aproveitamento do calor da Terra). Esse calor é transformado, na usina geotérmica, em eletricidade. A principal vantagem proporcionada por ela é a sua adequação à escala de produção. Dessa forma, pode-se expandir a produção caso ocorra um aumento na demanda. Uma vez concluída a instalação, os seus custos de operação são baixos, pois não há necessidade de aquisição de uma fonte primária de energia. 1 Os painéis fotovoltaicos são compostos de camadas de cristais de silício (um dos elementos mais abundantes da Terra) que convertem diretamente a energia solar em energia elétrica. Al an R ad ec ki A kr ad ec ki / C re at iv e C om m on s A maioria das centrais geotérmicas está localizada em áreas vulcânicas, onde a água quente e o vapor afloram à superfície ou se encontram em pequena profundidade. Observe, na figura a seguir, que o funcionamento de uma central geotérmica é semelhante ao de uma usina térmica convencional, na qual uma turbina é movimentada pelo vapor gerado pelo aquecimento da água, que gira um gerador, produzindo eletricidade. No Brasil, não existe nenhuma usina de geração de eletricidade geotérmica, pois não há condições geológicas propícias para isso. Os países que mais utilizam a energia geotérmica para produzir eletricidade são Nova Zelândia, Estados Unidos, México, Japão, Filipinas, Quênia, Itália, Costa Rica e Islândia. RESERVA GEOTÉRMICA RESERVA GEOTÉRMICA QUENTE FRIO ÁGUA Gerador Turbina Separador Ar Vapor de Ar e Água Condensador QUENTE FRIO ÁGUA Gerador Turbina Separador Calor em usoCalor em uso Ar Vapor de ar e água Condensador Torre de resfriamento Torre de resfriamento Poço de produção Poço injetor Vapor Esquema de funcionamento de uma usina geotérmica. Disponível em: . Acesso em: 22 nov. 2011. Biocombustíveis Os biocombustíveis são originados principalmente da biomassa vegetal. Com o processamento da cana-de-açúcar, da mamona, do milho, do girassol, entre outros, obtêm-se a produção de biodiesel e etanol. Esses combustíveis são utilizados para substituir os derivados do petróleo, como a gasolina e o diesel. Apresentam vantagens por poluírem menos a atmosfera (durante sua queima liberam apenas os gases absorvidos em seu crescimento), aumentarem a quantidade de empregos no setor primário e serem renováveis. Contudo, também possuem aspectos negativos, como o desmatamento e a ocupação de extensas áreas para sua produção, o uso de grande quantidade de água e a substituição de cultivos alimentares por vegetais utilizados para produzir biocombustíveis, o que diminui a oferta de alimentos, e, por consequência, provoca o aumento dos preços no mercado internacional. Considerando esses fatores, o uso dos biocombustíveis deve ser bem estudado, pois os impactos negativos são bastante significativos.