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FONTES CONVENCIONAIS DE ENERGIA

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1 
 
FONTES CONVENCIONAIS DE ENERGIA 
Considerações sobre o Consumo de Energia 
Fontes convencionais são tecnologias de conversão de uma forma de energia em outra 
que estão desenvolvidas e cujos custos são considerados economicamente aceitáveis. 
Uma fonte será renovável se ela puder ser reabastecida, ou se desenvolver ou existir 
dentro de um intevalo de tempo significativo para as pessoas (comida, madeira, água, 
radiação solar). Uma fonte será dita não renovável se sua formação for tão lenta ou sua 
existência tão curta a ponto de se tornar esgotável num intervalo de tempo. 
 
Taxa de energia consumida pela sociedade tem aumentado progressivamente. Numa 
sociedade industrializada quatro setores utilizam a maior parte da energia: indústria, 
transporte, comércio-doméstico, e alimentação. 
 
2 
 
O consumo de energia pela população e as fontes produtoras dessa energia estão 
fortemente relacionada à renda familiar. A tabela abaixo mostra o consumo de eletricidade 
dos 20 maiores consumidores 
Essa 
Nº 
País 
Consumo de eletricidade 
(Quilowatt-hora/Ano) 
Ano Fonte População desde 
Energia média per 
capita (Watts) 
— Mundo 16,830,000,000 2005 
CIA 
Est.
1
 
6,464,750,000 2005 297 
1 
 Estados 
Unidos 
3,816,000,000 2005 CIA 
1
 298,213,000 2005 1,460 
2 China 2,859,000,000 2006 CIA 1,315,844,000 2005 248 
— União 
Europeia
2
 
2,820,000,000 2004 
CIA 
Est. 
459,387,000 2005 700 
3 Rússia 985,200,000 2007 
CIA 
Est. 
143,202,000 2005 785 
4 Japão 974,200,000 2005 CIA 128,085,000 2005 868 
5 Alemanha 545,500,000 2005 CIA 82,689,000 2005 753 
6 Canadá 540,200,000 2005 CIA 32,268,000 2005 1,910 
7 Índia 488,500,000 2005 CIA 1,103,371,000 2005 50.5 
8 França 451,500,000 2005 CIA 60,496,000 2005 851 
9 Coreia do 
Sul 
368,600,000 2007 CIA 47,817,000 2005 879 
10 Brasil 368,500,000 2005 CIA 186,405,000 2005 226 
11 
 Reino 
Unido 
348,700,000 2005 CIA 59,668,000 2005 667 
12 Itália 307,100,000 2005 CIA 58,093,000 2005 603 
13 Espanha 243,000,000 2005 CIA 43,064,000 2005 644 
14 África do 
Sul 
241,400,000 2007 CIA 47,432,000 2005 581 
15 Taiwan 221,000,000 2006 CIA 22,894,384 2005 1,101 
16 Austrália 219,800,000 2005 CIA 20,155,000 2005 1,244 
17 México 183,300,000 2005 CIA 107,029,000 2005 195 
18 Ucrânia 181,900,000 2006 CIA 46,481,000 2005 446 
19 Arábia 
Saudita 
146,900,000 2005 CIA 24,573,000 2005 682 
20 Irã 136,200,000 2005 CIA 69,515,000 2005 224 
 
 
 
3 
 
 
Fonte Primária de Energia da Terra: O Sol 
Responsável por mais de 99% de seu balanço energético. 
Como as demais estrelas é extreamente quente, na superfície 6000 K – na região central 
2 x 107 K – plasma – não ocorrendo combustão, mas somente reações nucleares. As 
reações mais imporantes são: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fusão nuclear – energia total liberada nessa série é  26 MeV. 
Cerca de 30 % a 35 % da energia solar incidente é diretamente refletida e espalhada na 
forma de radiação ultravioleta. Aproximadamente 47 % é absorvida pela atmosfera, pela 
superfície terrestre e pelos oceanos, sendo outros 23 % consumidos na evaporação, 
convecção, precipitação e circulação superficial da água, formando o ciclo hídrico. Cerca 
de 0,02 % pela clorofila das plantas e de alguns microorganismos. 
Energia Hidráulica 
Roda d’água horizontal -  0,3 kW – século 1. 
Roda d’água vertical -  2 kW – século 4 – moer cereais 
Século 16 - industrialização da Europa 
Século 17 – 56 kW. 
Energia hidráulica em energia mecânica – hidroelétricas (Niagra Falls – 1880) 
Primeira hidroelétrica no Brasil – Diamantina – Ribeirão do Inferno – 0,5 MW. 
Eficiência de conversão -  = PProd/PDisp = Psaída/Pentrada 
4 
 
- Conversão hidromecânica 
A geração de energia por hidroelétrica utiliza a energia potencial, U = mgh, de uma queda 
d’água que é convertida em energia cinética, k = ½ mv2, que é convertia em energia 
rotacional da roda. Devido a dissipações a energia rotacional não é igual a energia 
potencial. As turbinas são rodas modificadas para aumentar a eficiência, chegando nos 
dias atuais à 95 %. 
 
- Conversão hidroelétrica 
Conversão de energia hidráulica em elétrica – 2 etapas 
- energia hidráulica em mecânica – rotacionar a turbina 
- energia mecânica em energia elétrica (baseada no fenômeno da indução – Faraday 
1831) 
 
 
O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de 260 GW, dos quais 40,5% estão 
localizados na Bacia Hidrográfica do Amazonas – para efeito de comparação, a Bacia do 
Paraná responde por 23%, a do Tocantins, por 10,6% e a do São Francisco, por 10%. 
Contudo, apenas 63% do potencial foi inventariado. A Região Norte, em especial, tem um 
grande potencial ainda por explorar. Até 1980 as hidroelétricas respondiam por 90 % de 
toda energia elétrica gerada no Brasil, atualmente cerca de 71 %. 
 
Energia de Combustíveis 
Combustão é a reação de átomos do material + átomos de oxigênio no ar  queima do 
material (reação exotérmica – luz e calor) 
5 
 
Combustíveis – vegetais ou fósseis 
 
- Combustívies vegetais 
Até o século 19 – madeira principal fonte de combustão. 
No Brasil entre 1969 e 1979 – energia gerada por madeira, carvão vegetal e bagaço de 
cana passou de 40,3 % para 24,7 % . Hoje biomassa responde por 27 % da energia 
gerada no país. 
- Combustíveis fósseis 
 Formados a centenas de milhões de anos. 
Início do século 20 – hoje mais da metade das fontes primárias. 
No Brasil – 47% da energia total 
USA – 75% da energia consumida. 
Estimativa de energia de diferente combustíveis 
1 tonelada de carvão mineral 30,5 x 109 J 
1 barril (159 l) de óleo cru 6,2 x 109 J 
1 pé cúbico (28,3 l) de gás natural 1,1 x 106 J 
 
Carvão mineral 
Usado pelos chineses antes de 1271 – viagem de Marco Polo ao Oriente 
Inglaterra – 1234 – desempenhou papel essencial na revolução industrial (processos 
metalúrgicos, fabricação de vidros, construção de ferrovias, máquinas a vapor etc). 
O carvão  27% na matriz energética mundial, perdendo apenas para o petróleo  33%. 
No Brasil, o carvão mineral participa com um pouco mais de 5% na matriz energética. 
Em terra seca – plantas mortas – carbono, oxigênio e hidrogênio – formam CO2 + H2O. 
Em pântanos – não há acão oxidante – bactérias  liberação de hidrogênio e oxigênio  
aumento da concentração de CO2  produto final turfa (rica em carbono) 
Turfa é coberta  aumento da pressão gases liberados  aumenta a concentração de 
carbono  linhita ou carvão marrom. 
Aumento da pressão linhita  carvão betuminoso ou carvão mole  aumento da 
temperatura e pressão  carvão duro. 
6 
 
União Soviética – 60 % das reservas mundiais 
Brasil – Rio Grande do Sul  51 %, Santa Catarina  47,4 %, Paraná  1,6 %. 
Pode ser gaseificado  metano (CH4)  canalizado e distribuído. 
 
Petróleo 
Formação mais complexa do que o carvão. 
Materiais orgânicos (biogênica)  mesmo processo do carvão  aumento da pressão e 
temperatura  hidrocarbonetos em óleo líquido, sólido e gás natural  aumento da 
pressão (folhelhos) deslocamento do óleo líquido e gás para vizinhanças porosas 
(arenitos e carbonatos). 
 Moderna teoria Russo-Ucraniana (abiogênica)  estudos apontaram que o petróleo 
provém e é originado a altas pressões e temperaturas no manto da Terra, sem a 
participação de carbono de origem orgânica. 
Produtos derivados do petróleo – Mesopotâmia asfalto usado comocombustível 6000 
a.C., gás natural 3000 a.C. em templos. 
Exploração do petróleo – 1300 Baku (União Soviética) – 1640 Modena (Itália) 
Exploração do petróleo no Brasil 
1892 - primeira sondagem profunda 488 m (Bofete – SP)  água sulfurosa 
 
1925 – Bom Jardim – AM  vestígio de óleo e gás natural  primeira iluminação a gás 
natural 
1939 – Lobato – BA  primeiro poço 
1941 – Candeias – BA  primeiro poço comercial 
7 
 
 
1946 – Monteiro Lobato  “O petróleo é nosso”. 
1953 – criação da Petrobras 
1968 – Primeira descoberta no mar – campo de Guaricema - SE 
 
1974 – descoberta a bacia de Campos – campo de Garoupa 
1997 – Fim do monopólio do petróleo 
2005 – Primeiros indícios de petróleo no pré-sal 
 
2008 - primeiro óleo da camada pré-sal, no Campo de Jubarte, na Bacia de Campos (RJ) 
8 
 
Valores de produção em 2010, em milhões de barris por dia: 
1 Arábia Saudita (OPEP) 10,521 9 Brasil 2,519 
2 Rússia 10,146 10 Nigéria (OPEP) 2,458 
3 Estados Unidos 9,688 11 Kuwait (OPEP) 2,450 
4 República Popular da China 4,273 12 Iraque (OPEP) 2,408 
5 Irã (OPEP) 4,252 13 Venezuela (OPEP) 2,375 
6 Canadá 3,483 14 Noruega 2,134 
7 México 2,983 15 Angola (OPEP) 1,988 
8 Emirados Árabes Unidos (OPEP) 2,813 
Fonte: Departamento de Estatística dos E.U.A. 
Gás natural 
 O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves na qual o metano (CH4) é 70 % da 
mistura (etano, propano, H2S, CO2). Contém menos poluentes, mas é mais difícil de 
armazenar e de transportar que os combustíveis sólidos ou líquidos. Por isso, ele é 
liquefeito (esfriando a 147 K  -126 oC) para ser transportado (redução de volume de 
1/600). 
Unidades de energia liberada 
Btu = British thermal energy = calor necessário para elevar 1 libra de água de 63 oF a 64 
oF = 1055 J 
kWh = 1000 watts produzidos ou consumidos em 1h = 3,6 x 106 J 
cal = caloria = calor necessário para elevar 1 cm3 de água de 14,5 oC a 15,5 oC = 4,186 J 
 Petróleo mais importante – Unidade equivalente ao petróleo – 103 m3 de gás natural 
equivalem a 0,912 ton de equivalente de petróleo (tEP) – 1 ton de lenha  0,301 tEP 
 
9 
 
Exercício 1 
Aproveitando o desnível de 80 m de um rio, está sendo projetada a construção de uma 
usina hidroelétrica. Qual a vazão de água necessária para produzir um potência de 200 
MW? Considere as eficiências das turbinas hidráulicas t e do gerador elétrico g iguais a 
95 % e 90 %, respectivamente. Se não houver dissipação por atrito entre a água e as 
tubulações com que velocidade média a água atinge as turbinas? 
 
Exercício 2 
Considere o aquecimento de ambiente, mostre que é mais econômico usar o gás natural 
como fonte de energia direta do que usá-lo para produzir energia elétrica para o mesmo 
fim.

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